方向性結合器及び送受信機
【課題】被覆導体の巻回ばらつきを低減した方向器性結合器及び送受信機とを提供する。
【解決手段】方向性結合器１００は、単一の環状コア２５と、この単一の環状コアに同一の２本の被覆導体を同一方向に巻回した被覆導体対３と、この被覆導体対の中心点１５、１６を相互に接続した一つのキャパシタ２４とを備え、このキャパシタは、被覆導体対と共に単一の環状コアの表面に装着されている。そして、被覆導体対の中心点から一端までの長さと環状コアへの巻数と、中心点から他端までの長さと環状コアへの巻数とが同一である。
【解決手段】方向性結合器１００は、単一の環状コア２５と、この単一の環状コアに同一の２本の被覆導体を同一方向に巻回した被覆導体対３と、この被覆導体対の中心点１５、１６を相互に接続した一つのキャパシタ２４とを備え、このキャパシタは、被覆導体対と共に単一の環状コアの表面に装着されている。そして、被覆導体対の中心点から一端までの長さと環状コアへの巻数と、中心点から他端までの長さと環状コアへの巻数とが同一である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、方向性結合器及び送受信機に関し、特に１３．５６ＭＨｚ帯のＲＦＩＤ（Radio Frequency IDentification）リーダライタで使用される方向性結合器及び送受信機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般にＲＦＩＤシステムは、乗車カード、電子マネー、社員証、セキュリティロック等に広く用いられており、アンテナ付の非接触ＩＣチップから成るＲＦＩＤタグとＲＦＩＤリーダライタとの組み合わせで構成される。そして、ＲＦＩＤリーダライタは、無線通信を用いて、非接触で外部からＲＦＩＤタグに電力を供給し、ＲＦＩＤタグの情報を読み書きするように構成されている。
【０００３】
ここで、ＲＦＩＤリーダライタには、ＲＦＩＤタグに対する送信信号と受信信号とを分離するために、共振回路部と無線送信部と無線受信部を一つの方向性結合器で結合した構成が開示されている（特許文献１参照）。
【０００４】
また、前記方向性結合器は高い周波数の場合、小型化の観点からマイクロストリップライン型のものが用いられるが、低い周波数になると波長が長くなり、マイクロストリップライン型のものでは方向性結合器の占有面積が広くなってしまい、事実上適さない。そこで低い周波数帯では、構成材料を選択する自由度の高いインダクタやキャパシタで構成される方向性結合器が使用されている（特許文献２参照）。
【０００５】
この特許文献２の図２及び図７に開示されている方向性結合器では、インダクタやキャパシタ等の受動部品を基板上に実装して構成されている。しかしながら、方向性結合器の特性は、これら受動部品の特性ばらつきの影響により、変化しやすく、特に、インダクタを基板に実装した場合、複数のインダクタのばらつきによりインダクタンスが変化し、方向性結合器の特性に影響を与えてしまう。
【０００６】
しかしながら、方向性結合器として要求される諸特性、すなわち、結合量、挿入損失及び漏洩量等の特性を満足させるためには、各構成部品の特性の均一化、構成部品間の配線長の低減化及び方向性結合器の小型化が要求される。
【特許文献１】特開２００４−２０６２４５号公報
【特許文献２】特開平０８−７８９１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
すなわち、インダクタ及びキャパシタにより構成される方向性結合器は、インダクタとしてコアを用いたインダクタが採用される。また、キャパシタは、基板に実装される。そして、インダクタとキャパシタとが配線され方向性結合器が構成される。
【０００８】
前記のように、従来の方向性結合器を構成した場合には、基板上に実装された受動部品は受動部品相互間の配線長のばらつきにより特性が変化しやすい。また、インダクタは被覆導体の長さや、基板に実装したときの周囲の部品間との接続配線の影響等によってインダクタンスの値が変化するため、方向性結合器の特性に悪影響を与えてしまうという課題を有していた。
【０００９】
本発明は、前記課題を解決するためになされたものであり、被覆導体の巻回ばらつきを低減した方向器性結合器及び送受信機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成するために本発明の一の方向性結合器は、単一の環状コアと、前記単一の環状コアに同一の２本の被覆導体を同一方向に巻回した被覆導体対と、前記被覆導体対の中心点を相互に接続した一つのキャパシタとを備え、前記キャパシタは、前記被覆導体対と共に前記単一の環状コアの表面に装着されていることを特徴とする。
【００１１】
このようにすることで、直列接続された２つのインダクタの接続点と、他の直列接続された２つのインダクタの接続点との間にキャパシタが接続される。そして、これらが単一の環状コアに巻回されることにより、被覆導体の巻回ばらつきを低減した方向性結合器を具現することができる。
【００１２】
そして、この方向性結合器において、前記被覆導体対の前記中心点から一端までの長さと前記環状コアへの巻数と、前記中心点から他端までの長さと前記環状コアへの巻数とが同一であることを好適とする。
【００１３】
また、この方向性結合器において、前記２本の被覆導体は、撚り線対を構成していることを好適とする。
【００１４】
さらに、この方向性結合器においては、前記撚り線対の前記中心点から一端までの長さと前記環状コアへの巻数と、前記中心点から他端までの長さと前記環状コアへの巻数とが同一であることを好適とする。
【００１５】
また、前記目的を達成するために本発明の他の方向性結合器は、第１インダクタ及び第２インダクタが直列接続された第１インダクタ対と、第３インダクタ及び第４インダクタが直列接続された第２インダクタ対と、前記第１インダクタ対の接続点と、前記第２インダクタ対の接続点との間に接続された一つのキャパシタとを備えて構成された方向性結合器であって、前記第１インダクタ、前記第２インダクタ、前記第３インダクタ、及び前記第４インダクタは、それぞれ同一の被覆導体が単一の環状コアに同一巻数で同一方向に巻回されて前記キャパシタと共に構成されていることを特徴とする。
【００１６】
このようにすることで、被覆導体の巻回ばらつきを低減した方向性結合器を具現することができる。
【００１７】
そして、この方向性結合器において、前記第１インダクタの被覆導体と前記第３インダクタの被覆導体とは撚り線対を構成し、前記第２インダクタの被覆導体と前記第４インダクタの被覆導体とは他の撚り線対を構成していることを好適とする。
【００１８】
また、本発明の方向性結合器における前記環状コアは、環状フェライトコアであることを好適とする。
【００１９】
また、前記目的を達成するために本発明の送受信機は、本発明の前記方向性結合器を備えたことを特徴とする。
【００２０】
このようにすることで、被覆導体の巻回ばらつきを低減した方向性結合器を備えた送受信機を具現することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、被覆導体の巻回ばらつきを低減した方向器性結合器及び送受信機を提供することが可能となる。すなわち、被覆導体を環状コアに巻回することで個別のインダクタ部品を用いることなく同一特性の複数インダクタを同時に形成でき、一つのキャパシタと接続して一体化した方向性結合器を具現できる。そして、特性ばらつきの少ない、部品点数の少ない、調整の容易な小型化された方向器性結合器及び送受信機を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
（第１の実施形態）
図１乃至図３を参照して、本発明の第１の実施形態の方向性結合器１００の構成を説明する。図１は、第１の実施形態の方向性結合器１００の外観斜視図であり、図２は、その側面図である。そして、図３は、この方向性結合器１００の構成要素である被覆導体対３とキャパシタ２４との結線図である。
【００２３】
この方向性結合器１００は、一つのトロイダルコア（環状コア）２５に巻回した被覆導体対３と、その被覆導体対３の対となる被覆導体１の中心点Ｅ１５と被覆導体２の中心点Ｆ１６とを相互に接続した一つのキャパシタ２４とを備えて構成されている（図１及び図３）。ここで、キャパシタ２４のサイズは、好適には、少なくともトロイダルコア（環状コア）の幅以内のサイズのキャパシタを用いる。
【００２４】
すなわち、被覆導体対３は、図３に示すように、一方の端点Ａ１１から他方の端点Ｂ１２までの長さからなる被覆導体１と、一方の端点Ｃ１３から他方の端点Ｄ１４までの長さからなる被覆導体２とを対（ペア：pair）に配置し、かつ２つの被覆導体１及び被覆導体２の長さが等しくなるようにして構成されている。そして、被覆導体１の一方の端点Ａ１１から他方の端点Ｂ１２までの長さの中心点Ｅ１５と、被覆導体２の一方の端点Ｃ１３から他方の端点Ｄ１４までの長さの中心点Ｆ１６とは、それぞれ接続点として、一つのキャパシタ２４に接続されている。このように構成された被覆導体対３を一つのトロイダルコア（環状コア）２５に巻回することにより方向性結合器１００が構成される（図１及び図２）。
【００２５】
このとき、被覆導体１の中心点Ｅ１５から一方の端点Ａ１１までのトロイダルコア（環状コア）２５への巻数と、被覆導体１の中心点Ｅ１５から他方の端点Ｂ１２までのトロイダルコア（環状コア）２５への巻数とは同一とする（図１及び図２では巻数はそれぞれ１回である場合を示している。）。同様に、被覆導体１と対となる被覆導体２の中心点Ｆ１６から一方の端点Ｃ１３までの巻数と、中心点Ｆ１６から他方の端点Ｄ１４までのトロイダルコア（環状コア）２５への巻数とは同一とする。
【００２６】
このようにすることで、被覆導体１の中心点Ｅ１５から一方の端点Ａ１１までの被覆導体部分、中心点Ｅ１５から他方の端点Ｂ１２までの被覆導体部分、被覆導体２の中心点Ｆ１６から一方の端点Ｃ１３までの被覆導体部分、及び、中心点Ｆ１６から他方の端点Ｄ１４までの被覆導体部分の４つの被覆導体部分がそれぞれ同じ巻数で一つのトロイダルコア（環状コア）２５に巻回され、一つのキャパシタ２４と共に一体化された構成の方向性結合器が得られる。
【００２７】
これにより、トロイダルコア（環状コア）２５を媒介として、以下の４つの被覆導体部分でインダクタが形成される。すなわち、被覆導体１の中心点Ｅ１５から一方の端点Ａ１１までの被覆導体部分、被覆導体１の中心点Ｅ１５から他方の端点Ｂ１２までの被覆導体部分、被覆導体２の中心点Ｆ１６から一方の端点Ｃ１３までの被覆導体部分、及び、被覆導体２の中心点Ｆ１６から他方の端点Ｄ１４までの被覆導体部分である。
【００２８】
ここで、それぞれの被覆導体部分によって形成されるインダクタを以下のように対応付ける。すなわち、図４に示す送受信機３０の等価回路に示すように、被覆導体１の中心点Ｅ１５から一方の端点Ａ１１までの被覆導体部分によって形成されるインダクタを第１インダクタ２０に対応付け、被覆導体２の中心点Ｆ１６から一方の端点Ｃ１３までの被覆導体部分によって形成されるインダクタを第３インダクタ２１に対応付け、被覆導体１の中心点Ｅ１５から他方の端点Ｂ１２までの被覆導体部分によって形成されるインダクタを第２インダクタ２２に対応付け、そして、被覆導体２の中心点Ｆ１６から他方の端点Ｄ１４までの被覆導体部分によって形成されるインダクタを第４インダクタ２３に対応付ける。
【００２９】
このとき、生成される第１インダクタ２０、第３インダクタ２１、第２インダクタ２２、及び、第４インダクタ２３のインダクタンスは、被覆導体対３の線材径、トロイダルコア（環状コア）への巻数、及び、トロイダルコア（環状コア）２５の特性によって決定される。また、第１インダクタ２０、第３インダクタ２１、第２インダクタ２２、及び、第４インダクタ２３は、前記のように共に形成条件を共有するため、ほほ均等なインダクタンスを有することになる。
【００３０】
前記のように、方向性結合器１００の構成部品としては、図１乃至図３に示すように被覆導体対３、キャパシタ２４、及び、１つのトロイダルコア（環状コア）２５だけであるが、図４の送受信機３０の等価回路で示すように、この構成で４個の均等なインダクタンスを有する第１インダクタ２０乃至第４インダクタ２３とを自己生成して４端子ＬＣ回路が構成される。このことが本実施形態による方向性結合器１００の特徴の１つである。そして、この４端子ＬＣ回路の端点Ａ１１、端点Ｂ１２、端点Ｃ１３及び端点Ｄ１４は、それぞれ送受信機３０の送信部３１、アンテナ３３、終端抵抗３２及び受信部３４に接続される。
【００３１】
これら４つの第１インダクタ２０乃至第４インダクタ２３と１つのキャパシタ２４とから構成される本実施形態の方向性結合器１００を有する送受信機３０の動作を図５を参照して説明する。
【００３２】
この方向性結合器１００は、第１インダクタ２０乃至第４インダクタ２３のそれぞれのインダクタンスがほぼ均等である対称形をしており、端点Ａ１１から信号を入力したときの特性と、端点Ｂ１２から信号を入力したときの特性が同じとなる可逆性をもつ。すなわち、本回路では、第１インダクタ２０乃至第４インダクタ２３は、図５に示すように、コイルに電流を流すと黒丸の方向に逆起電力が発生するように巻回されている。
【００３３】
このため、端点Ａ１１から高周波信号を入力した場合、端点Ａ１１から第１インダクタ２０及び第２インダクタ２２を介して端点Ｂ１２に向かう電流ＩFと、端点Ａ１１から第１インダクタ２０、キャパシタ２４、及び第３インダクタ２１を介して端点Ｃ１３に向かう電流ＩTとが流れる。このとき、第１インダクタ２０と第２インダクタ２２との逆起電力は同相となり、第１インダクタ２０と第３インダクタ２１との電流は逆相となる。
【００３４】
第１インダクタ２０と第３インダクタ２１との結合が密であるとき、第１インダクタ２０は、逆相電流による逆起電力が相互誘導（相互インダクタンス：Ｍ）により打ち消され、端点Ａ１１から端点Ｂ１２に向かう電流による逆起電力のみが発生する。また、第３インダクタ２１は、逆相電流により、打ち消され、逆起電力が発生しない。このため、第１インダクタ２０とキャパシタ２４とで直列共振回路が形成され、端点Ａ１１にある角周波数の信号は、端点Ｃ１３の終端抵抗１３で終端されると同時に、端点Ｂ１２に信号が出力される。
一方、受信部３４に対しては、第４インダクタ２３には電流ＩFと同相の誘導電流が流れるので、高インピーダンスとなり、端点Ａ１１にある角周波数の信号は、ほとんど出力されない。
【００３５】
また、端点Ｂ１２から高周波信号を入力した場合は前記とは対称的に、第２インダクタ２２と第１インダクタ２０との逆起電力は同相となる一方、第２インダクタ２２と第４インダクタ２３との電流ＩRは逆相となる。このとき、端点Ａ１１のインピーダンスが高ければ、端点Ｂ１２にある角周波数の信号を入力すると、端点Ａ１１には信号が出力されずに、キャパシタ２４を通過した信号が端点Ｄ１４へ出力される。また、端点Ｃ１３へは第３インダクタ２１のインピーダンスが高くなるため、ほとんど出力されない。
【００３６】
ここで、端点Ａ１１からの入力信号に対する端点Ｃ１３での信号レベルを結合量と呼び、端点Ａ１１からの入力信号に対する端点Ｂ１２での信号レベルを挿入損失と呼び、端点Ａ１１からの入力信号に対する端点Ｄ１４での信号レベルを漏洩量と呼ぶことにする。被覆導体対３の線材の径、キャパシタ２４のキャパシタンス、及び、トロイダルコア（環状コア）２５の特性を適切に選択することで、所望の周波数（ここでは１３．５ＭＨｚ）において、結合量、挿入損失に比べて漏洩量を充分に小さな値とする良好な方向性結合特性を得ることができる。
【００３７】
いま、使用した部品の諸特性を次のように選ぶ。
キャパシタ２４・・・キャパシタンス：８２ｐＦ
被覆導体対３（被覆導体１、２）・・・線径：０．２６ｍｍφ
トロイダルコア（環状コア）２５とコイル巻数・・・
初透磁率μi：１５０（＠１３．５ＭＨｚ）
相対損失係数tａｎδ／μi：１．４×１０-4（＠１３．５ＭＨｚ）
外径：５．８ｍｍ、内径：３．０ｍｍ、厚さ：１．５ｍｍ
コイル巻数：キャパシタ２４を中心として各端点まで１ターン
【００３８】
これらの条件からインダクタ２０、２１、２２、２３のインダクタンスＬは、
Ｌ＝μｉＳＮ2／ｌ０ （１）
で与えられる。ここで、Ｓはコアの断面積、Ｎはコイル巻数（ここでは１ターンとする）、そして、ｌ０はコアの実効中心軸の円周である。前記条件から、インダクタンスの値は、
Ｌ＝２．１７２×１０-5［Ｈ］
となる。
【００３９】
この場合の本実施形態での端点Ａ１１から入力される０〜４５ＭＨｚまでの周波数成分の周波数を横軸（単位：ＭＨｚ）に、その周波数における信号レベル（ｄＢ）を縦軸として、前記結合量、挿入損失及び漏洩量を測定した特性図を図６乃至図８に示す。なお、各図には、入力される入力信号レベルの参照信号として端点Ａ１１から信号を入力した場合の端点Ａ１１における反射レベルも参考測定値として示した。
【００４０】
図６乃至図８を参照して周波数１３．５ＭＨｚにおける結合量、挿入損失及び漏洩量の特性の信号レベルを比較すると、
結合量：−９ｄＢ
挿入損失：−０．８ｄＢ
漏洩量：−５３ｄＢ
となり、端点Ｃ１３と、端点Ｄ１４との間のアイソレーションは
アイソレーション：−９ｄＢ−（−５３ｄＢ）＝４４ｄＢ
となる。
よって、端点Ａ１１から入力された信号は、−０．８ｄＢの損失で端点Ｂ１２に出力されると共に、−９ｄＢの損失を持って端点Ｃ１３に出力されるが、端点Ｄ１４には−５３ｄＢのレベルでしか出力されないことが分かる。
この回路は、可逆的であるので、端点Ｂ１２から信号を入力した場合でも、−０．８ｄＢの損失で端点Ａ１１に出力され、−９ｄＢの損失を持って端点Ｄ１４に出力されるが、端点Ｃ１３には−５３ｄＢのレベルでしか出力されないことになる。
【００４１】
ここで、図４において、送信部３１に対応する端点Ａ１１からＲＦＩＤタグに対する送信信号を入力し、端点Ｂ１２からアンテナ３３を介してＲＦＩＤタグに送信すると共に、アンテナ３３に対応する端点Ｂ１２からＲＦＩＤタグからの受信信号を入力して端点Ｄ１４に接続される受信部３４で受信する場合を考える。なお、端点Ｃ１３には終端抵抗３２が接続されている。
【００４２】
端点Ｄ１４に接続される受信部３４は、入力電力に対して最大許容限界を有する。このため、大電力である送信部３１の送信出力を損失の大きな結合器を介して受信部３４と接続することが必要になる。しかし、結合器の損失は受信部３４からの受信信号の損失となるため、１３．５ＭＨｚ帯を用いるＲＦＩＤタグからの微少信号の受信が困難になる結果を生じる。そこで、結合器に方向性を持たせ、送信部３１からの送信信号は充分減衰して受信部３４に送られるようにすることで、アンテナ３３から受信部３４への受信信号の結合損失を増加させることなく、送信部３１からの送信出力を増大させることができる。
【００４３】
このように、本実施形態によれば、１つのキャパシタと、４つの均等な被覆導体部分と、１つのトロイダルコア（環状コア）とにより４端子ＬＣ回路からなる方向性結合器を構成しているため、使用部品の点数が少ない。これにより、結合器に方向性を持たせ、ＲＦＩＤリーダライタからの送信信号とＲＦＩＤタグからの受信信号を分離し、受信部の入力信号を最大許容限界内に抑えることができ、小型の方向性結合器及び送受信機を容易に実現することができる。さらに、部品点数が少ないため、製造が容易で、実装面積が少なく、小型廉価に製造でき、大量生産した場合の品質のばらつきが少ない等の利点も有する。
【００４４】
（第２の実施形態）
次に、図９乃至図１１を参照して、本発明の第２の実施形態の方向性結合器２００の構成を説明する。図９は、第２の実施形態の方向性結合器２００の外観斜視図であり、図１０は、その側面図である。そして、図１１は、この方向性結合器２００の構成要素である被覆導体対（撚り線対）４とキャパシタ２４との結線図である。
【００４５】
この実施形態が前記第１の実施形態と異なっている点は、被覆導体対（撚り線対）４として、撚り線対（ツイストペア：twisted pair）を用いていることである。図１１及び図３を参照してに示すと、被覆導体対（撚り線対）４を形成する被覆導体部分は、一方の撚り線対は、中心点Ｅ１５から端点Ａ１１までの被覆導体１の部分と中心点Ｆ１６から端点Ｃ１３までの被覆導体２の部分であり、他方の撚り線対は、中心点Ｅ１５から端点Ｂ１２までの被覆導体１の部分と中心点Ｆ１６から端点Ｄ１４までの被覆導体２の部分とがそれぞれ撚り線対を形成した形態である。
【００４６】
図９乃至図１１に示すように、実際に撚り線対を作製する場合は、キャパシタ２４との接続点である中心点１５及び中心点１６と、撚り線対が始まる部分とは、第１の実施形態と比べて、離間しているが、方向性結合器としての電気的特性に変化はない。むしろ、撚り線対を構成するインダクタ同士、第１インダクタ２０と第３インダクタ２１との結合と、第２インダクタ２２と第４インダクタ２３との結合が密になり、方向性結合器の結合分離特性を向上させる効果を有する。また、外部の磁界によって誘起される電圧が撚りによって反転されて打ち消し合うので、誘導や漏話が低減される等の利点がある。
【００４７】
（変形例）
本発明は前記した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、数１の式に示されるように、被覆導体対のトロイダルコア（環状コア）への巻数を増減することでインダクタのインダクタンスを自由に変えることができるので、容易に周波数特性を変更することができる。
【００４８】
図１２に、異なった巻き数についての被覆導体対３のトロイダルコア（環状コア）２５への巻数と、キャパシタ２４の取り付け位置とを示した。被覆導体対３の巻数に応じて、方向性結合器の４つのインダクタのインダクタンスを均等にして対称性を確保するために、キャパシタ２４の取り付け位置をトロイダルコア（環状コア）２５の内周表面に設けることも可能である（図１２における（ａ）、（ｂ）、（ｅ）、（ｆ）の場合）。
【００４９】
（比較例）
この比較例は、具体的には、背景技術の説明において記載したように、被覆導体を複数(２つ以上)の環状コアに巻回したインダクタやキャパシタを基板上に実装して構成する場合が該当する。方向性結合器の特性は、これらの特性ばらつきの影響により、変化しやすく、特に、インダクタを基板に実装した場合、その被覆導体の長さや環状コアの特性のばらつきによってインダクタのインダクタンスが変化し、方向性結合器の特性に影響を与えてしまう。結果的に、送受信機の特性を得ることができない事態になってしまう。
【００５０】
たとえば、図１３を参照して説明すると、第１インダクタ２０ａと第２インダクタ２２ａとが均等でなく、第３インダクタ２１ａと第４インダクタ２３ａとが均等でなかった場合は、送信部３１からの送信信号とアンテナ３３からの受信信号とにおいて減衰特性に違いが生じることになる。この場合、送信部３１とアンテナ３３との間でのアンテナ３３への送信信号Ａの挿入損失Ａとアンテナ３３から送信部３１への受信信号Ｂの挿入損失Ｂの対称性が失われる。また、送信部３１と終端抵抗３２との間での送信部３１から終端抵抗３２に対する送信信号Ａの結合量Ａとアンテナ３３と受信部３４との間でのアンテナ３３に対する受信信号Ｂの結合量Ｂとの対称性が失われる。さらに、送信部Ａから受信部３４への漏洩量Ａとアンテナ３３から終端抵抗３２への漏洩量Ｂとの対称性が失われる。
【００５１】
すなわち、方向性結合器としての対称性が失われることになる。その結果、送信部３１からの送信信号の送信出力を最大化できず、また、受信部３４及びこれに続く方向性結合器以後の信号処理部において，必要とされる信号レベルの受信信号を得ることができない事態が発生することになる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の方向性結合器の第１の実施形態の外観斜視図である。
【図２】第１の実施形態の方向性結合器の側面図である。
【図３】第１の実施形態の方向性結合器の構成要素である被覆導体対とキャパシタとの結線図である。
【図４】本発明の方向性結合器を備えた送受信機の第１の実施形態の等価回路図である。
【図５】本発明の方向性結合器を備えた送受信機の第１の実施形態の等価回路の動作を説明するための図である。
【図６】第１の実施形態の方向性結合器の結合量特性を示す図である。
【図７】第１の実施形態の方向性結合器の挿入損失特性を示す図である。
【図８】第１の実施形態の方向性結合器の漏洩量特性を示す図である。
【図９】本発明の方向性結合器の第２の実施形態の外観斜視図である。
【図１０】第２の実施形態の方向性結合器の側面図である。
【図１１】第２の実施形態の方向性結合器の構成要素である被覆導体対とキャパシタとの結線図である。
【図１２】本発明の実施形態の方向性結合器の変形例を示す説明図である。
【図１３】本発明の実施形態の比較例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５３】
１、２被覆導体
３ 被覆導体対
４ 被覆導体対（撚り線対）
１１ 端点Ａ
１２ 端点Ｂ
１３ 端点Ｃ
１４ 端点Ｄ
１５ 中心点Ｅ
１６ 中心点Ｆ
２０、２０ａ 第１インダクタ
２１、２１ａ 第３インダクタ
２２、２２ａ 第２インダクタ
２３、２３ａ 第４インダクタ
２４ キャパシタ
２５ トロイダルコア（環状コア）
３０ 送受信機
３１ 送信部
３２ 終端抵抗
３３ アンテナ
３４ 受信部
１００、２００ 方向性結合器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、方向性結合器及び送受信機に関し、特に１３．５６ＭＨｚ帯のＲＦＩＤ（Radio Frequency IDentification）リーダライタで使用される方向性結合器及び送受信機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般にＲＦＩＤシステムは、乗車カード、電子マネー、社員証、セキュリティロック等に広く用いられており、アンテナ付の非接触ＩＣチップから成るＲＦＩＤタグとＲＦＩＤリーダライタとの組み合わせで構成される。そして、ＲＦＩＤリーダライタは、無線通信を用いて、非接触で外部からＲＦＩＤタグに電力を供給し、ＲＦＩＤタグの情報を読み書きするように構成されている。
【０００３】
ここで、ＲＦＩＤリーダライタには、ＲＦＩＤタグに対する送信信号と受信信号とを分離するために、共振回路部と無線送信部と無線受信部を一つの方向性結合器で結合した構成が開示されている（特許文献１参照）。
【０００４】
また、前記方向性結合器は高い周波数の場合、小型化の観点からマイクロストリップライン型のものが用いられるが、低い周波数になると波長が長くなり、マイクロストリップライン型のものでは方向性結合器の占有面積が広くなってしまい、事実上適さない。そこで低い周波数帯では、構成材料を選択する自由度の高いインダクタやキャパシタで構成される方向性結合器が使用されている（特許文献２参照）。
【０００５】
この特許文献２の図２及び図７に開示されている方向性結合器では、インダクタやキャパシタ等の受動部品を基板上に実装して構成されている。しかしながら、方向性結合器の特性は、これら受動部品の特性ばらつきの影響により、変化しやすく、特に、インダクタを基板に実装した場合、複数のインダクタのばらつきによりインダクタンスが変化し、方向性結合器の特性に影響を与えてしまう。
【０００６】
しかしながら、方向性結合器として要求される諸特性、すなわち、結合量、挿入損失及び漏洩量等の特性を満足させるためには、各構成部品の特性の均一化、構成部品間の配線長の低減化及び方向性結合器の小型化が要求される。
【特許文献１】特開２００４−２０６２４５号公報
【特許文献２】特開平０８−７８９１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
すなわち、インダクタ及びキャパシタにより構成される方向性結合器は、インダクタとしてコアを用いたインダクタが採用される。また、キャパシタは、基板に実装される。そして、インダクタとキャパシタとが配線され方向性結合器が構成される。
【０００８】
前記のように、従来の方向性結合器を構成した場合には、基板上に実装された受動部品は受動部品相互間の配線長のばらつきにより特性が変化しやすい。また、インダクタは被覆導体の長さや、基板に実装したときの周囲の部品間との接続配線の影響等によってインダクタンスの値が変化するため、方向性結合器の特性に悪影響を与えてしまうという課題を有していた。
【０００９】
本発明は、前記課題を解決するためになされたものであり、被覆導体の巻回ばらつきを低減した方向器性結合器及び送受信機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成するために本発明の一の方向性結合器は、単一の環状コアと、前記単一の環状コアに同一の２本の被覆導体を同一方向に巻回した被覆導体対と、前記被覆導体対の中心点を相互に接続した一つのキャパシタとを備え、前記キャパシタは、前記被覆導体対と共に前記単一の環状コアの表面に装着されていることを特徴とする。
【００１１】
このようにすることで、直列接続された２つのインダクタの接続点と、他の直列接続された２つのインダクタの接続点との間にキャパシタが接続される。そして、これらが単一の環状コアに巻回されることにより、被覆導体の巻回ばらつきを低減した方向性結合器を具現することができる。
【００１２】
そして、この方向性結合器において、前記被覆導体対の前記中心点から一端までの長さと前記環状コアへの巻数と、前記中心点から他端までの長さと前記環状コアへの巻数とが同一であることを好適とする。
【００１３】
また、この方向性結合器において、前記２本の被覆導体は、撚り線対を構成していることを好適とする。
【００１４】
さらに、この方向性結合器においては、前記撚り線対の前記中心点から一端までの長さと前記環状コアへの巻数と、前記中心点から他端までの長さと前記環状コアへの巻数とが同一であることを好適とする。
【００１５】
また、前記目的を達成するために本発明の他の方向性結合器は、第１インダクタ及び第２インダクタが直列接続された第１インダクタ対と、第３インダクタ及び第４インダクタが直列接続された第２インダクタ対と、前記第１インダクタ対の接続点と、前記第２インダクタ対の接続点との間に接続された一つのキャパシタとを備えて構成された方向性結合器であって、前記第１インダクタ、前記第２インダクタ、前記第３インダクタ、及び前記第４インダクタは、それぞれ同一の被覆導体が単一の環状コアに同一巻数で同一方向に巻回されて前記キャパシタと共に構成されていることを特徴とする。
【００１６】
このようにすることで、被覆導体の巻回ばらつきを低減した方向性結合器を具現することができる。
【００１７】
そして、この方向性結合器において、前記第１インダクタの被覆導体と前記第３インダクタの被覆導体とは撚り線対を構成し、前記第２インダクタの被覆導体と前記第４インダクタの被覆導体とは他の撚り線対を構成していることを好適とする。
【００１８】
また、本発明の方向性結合器における前記環状コアは、環状フェライトコアであることを好適とする。
【００１９】
また、前記目的を達成するために本発明の送受信機は、本発明の前記方向性結合器を備えたことを特徴とする。
【００２０】
このようにすることで、被覆導体の巻回ばらつきを低減した方向性結合器を備えた送受信機を具現することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、被覆導体の巻回ばらつきを低減した方向器性結合器及び送受信機を提供することが可能となる。すなわち、被覆導体を環状コアに巻回することで個別のインダクタ部品を用いることなく同一特性の複数インダクタを同時に形成でき、一つのキャパシタと接続して一体化した方向性結合器を具現できる。そして、特性ばらつきの少ない、部品点数の少ない、調整の容易な小型化された方向器性結合器及び送受信機を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
（第１の実施形態）
図１乃至図３を参照して、本発明の第１の実施形態の方向性結合器１００の構成を説明する。図１は、第１の実施形態の方向性結合器１００の外観斜視図であり、図２は、その側面図である。そして、図３は、この方向性結合器１００の構成要素である被覆導体対３とキャパシタ２４との結線図である。
【００２３】
この方向性結合器１００は、一つのトロイダルコア（環状コア）２５に巻回した被覆導体対３と、その被覆導体対３の対となる被覆導体１の中心点Ｅ１５と被覆導体２の中心点Ｆ１６とを相互に接続した一つのキャパシタ２４とを備えて構成されている（図１及び図３）。ここで、キャパシタ２４のサイズは、好適には、少なくともトロイダルコア（環状コア）の幅以内のサイズのキャパシタを用いる。
【００２４】
すなわち、被覆導体対３は、図３に示すように、一方の端点Ａ１１から他方の端点Ｂ１２までの長さからなる被覆導体１と、一方の端点Ｃ１３から他方の端点Ｄ１４までの長さからなる被覆導体２とを対（ペア：pair）に配置し、かつ２つの被覆導体１及び被覆導体２の長さが等しくなるようにして構成されている。そして、被覆導体１の一方の端点Ａ１１から他方の端点Ｂ１２までの長さの中心点Ｅ１５と、被覆導体２の一方の端点Ｃ１３から他方の端点Ｄ１４までの長さの中心点Ｆ１６とは、それぞれ接続点として、一つのキャパシタ２４に接続されている。このように構成された被覆導体対３を一つのトロイダルコア（環状コア）２５に巻回することにより方向性結合器１００が構成される（図１及び図２）。
【００２５】
このとき、被覆導体１の中心点Ｅ１５から一方の端点Ａ１１までのトロイダルコア（環状コア）２５への巻数と、被覆導体１の中心点Ｅ１５から他方の端点Ｂ１２までのトロイダルコア（環状コア）２５への巻数とは同一とする（図１及び図２では巻数はそれぞれ１回である場合を示している。）。同様に、被覆導体１と対となる被覆導体２の中心点Ｆ１６から一方の端点Ｃ１３までの巻数と、中心点Ｆ１６から他方の端点Ｄ１４までのトロイダルコア（環状コア）２５への巻数とは同一とする。
【００２６】
このようにすることで、被覆導体１の中心点Ｅ１５から一方の端点Ａ１１までの被覆導体部分、中心点Ｅ１５から他方の端点Ｂ１２までの被覆導体部分、被覆導体２の中心点Ｆ１６から一方の端点Ｃ１３までの被覆導体部分、及び、中心点Ｆ１６から他方の端点Ｄ１４までの被覆導体部分の４つの被覆導体部分がそれぞれ同じ巻数で一つのトロイダルコア（環状コア）２５に巻回され、一つのキャパシタ２４と共に一体化された構成の方向性結合器が得られる。
【００２７】
これにより、トロイダルコア（環状コア）２５を媒介として、以下の４つの被覆導体部分でインダクタが形成される。すなわち、被覆導体１の中心点Ｅ１５から一方の端点Ａ１１までの被覆導体部分、被覆導体１の中心点Ｅ１５から他方の端点Ｂ１２までの被覆導体部分、被覆導体２の中心点Ｆ１６から一方の端点Ｃ１３までの被覆導体部分、及び、被覆導体２の中心点Ｆ１６から他方の端点Ｄ１４までの被覆導体部分である。
【００２８】
ここで、それぞれの被覆導体部分によって形成されるインダクタを以下のように対応付ける。すなわち、図４に示す送受信機３０の等価回路に示すように、被覆導体１の中心点Ｅ１５から一方の端点Ａ１１までの被覆導体部分によって形成されるインダクタを第１インダクタ２０に対応付け、被覆導体２の中心点Ｆ１６から一方の端点Ｃ１３までの被覆導体部分によって形成されるインダクタを第３インダクタ２１に対応付け、被覆導体１の中心点Ｅ１５から他方の端点Ｂ１２までの被覆導体部分によって形成されるインダクタを第２インダクタ２２に対応付け、そして、被覆導体２の中心点Ｆ１６から他方の端点Ｄ１４までの被覆導体部分によって形成されるインダクタを第４インダクタ２３に対応付ける。
【００２９】
このとき、生成される第１インダクタ２０、第３インダクタ２１、第２インダクタ２２、及び、第４インダクタ２３のインダクタンスは、被覆導体対３の線材径、トロイダルコア（環状コア）への巻数、及び、トロイダルコア（環状コア）２５の特性によって決定される。また、第１インダクタ２０、第３インダクタ２１、第２インダクタ２２、及び、第４インダクタ２３は、前記のように共に形成条件を共有するため、ほほ均等なインダクタンスを有することになる。
【００３０】
前記のように、方向性結合器１００の構成部品としては、図１乃至図３に示すように被覆導体対３、キャパシタ２４、及び、１つのトロイダルコア（環状コア）２５だけであるが、図４の送受信機３０の等価回路で示すように、この構成で４個の均等なインダクタンスを有する第１インダクタ２０乃至第４インダクタ２３とを自己生成して４端子ＬＣ回路が構成される。このことが本実施形態による方向性結合器１００の特徴の１つである。そして、この４端子ＬＣ回路の端点Ａ１１、端点Ｂ１２、端点Ｃ１３及び端点Ｄ１４は、それぞれ送受信機３０の送信部３１、アンテナ３３、終端抵抗３２及び受信部３４に接続される。
【００３１】
これら４つの第１インダクタ２０乃至第４インダクタ２３と１つのキャパシタ２４とから構成される本実施形態の方向性結合器１００を有する送受信機３０の動作を図５を参照して説明する。
【００３２】
この方向性結合器１００は、第１インダクタ２０乃至第４インダクタ２３のそれぞれのインダクタンスがほぼ均等である対称形をしており、端点Ａ１１から信号を入力したときの特性と、端点Ｂ１２から信号を入力したときの特性が同じとなる可逆性をもつ。すなわち、本回路では、第１インダクタ２０乃至第４インダクタ２３は、図５に示すように、コイルに電流を流すと黒丸の方向に逆起電力が発生するように巻回されている。
【００３３】
このため、端点Ａ１１から高周波信号を入力した場合、端点Ａ１１から第１インダクタ２０及び第２インダクタ２２を介して端点Ｂ１２に向かう電流ＩFと、端点Ａ１１から第１インダクタ２０、キャパシタ２４、及び第３インダクタ２１を介して端点Ｃ１３に向かう電流ＩTとが流れる。このとき、第１インダクタ２０と第２インダクタ２２との逆起電力は同相となり、第１インダクタ２０と第３インダクタ２１との電流は逆相となる。
【００３４】
第１インダクタ２０と第３インダクタ２１との結合が密であるとき、第１インダクタ２０は、逆相電流による逆起電力が相互誘導（相互インダクタンス：Ｍ）により打ち消され、端点Ａ１１から端点Ｂ１２に向かう電流による逆起電力のみが発生する。また、第３インダクタ２１は、逆相電流により、打ち消され、逆起電力が発生しない。このため、第１インダクタ２０とキャパシタ２４とで直列共振回路が形成され、端点Ａ１１にある角周波数の信号は、端点Ｃ１３の終端抵抗１３で終端されると同時に、端点Ｂ１２に信号が出力される。
一方、受信部３４に対しては、第４インダクタ２３には電流ＩFと同相の誘導電流が流れるので、高インピーダンスとなり、端点Ａ１１にある角周波数の信号は、ほとんど出力されない。
【００３５】
また、端点Ｂ１２から高周波信号を入力した場合は前記とは対称的に、第２インダクタ２２と第１インダクタ２０との逆起電力は同相となる一方、第２インダクタ２２と第４インダクタ２３との電流ＩRは逆相となる。このとき、端点Ａ１１のインピーダンスが高ければ、端点Ｂ１２にある角周波数の信号を入力すると、端点Ａ１１には信号が出力されずに、キャパシタ２４を通過した信号が端点Ｄ１４へ出力される。また、端点Ｃ１３へは第３インダクタ２１のインピーダンスが高くなるため、ほとんど出力されない。
【００３６】
ここで、端点Ａ１１からの入力信号に対する端点Ｃ１３での信号レベルを結合量と呼び、端点Ａ１１からの入力信号に対する端点Ｂ１２での信号レベルを挿入損失と呼び、端点Ａ１１からの入力信号に対する端点Ｄ１４での信号レベルを漏洩量と呼ぶことにする。被覆導体対３の線材の径、キャパシタ２４のキャパシタンス、及び、トロイダルコア（環状コア）２５の特性を適切に選択することで、所望の周波数（ここでは１３．５ＭＨｚ）において、結合量、挿入損失に比べて漏洩量を充分に小さな値とする良好な方向性結合特性を得ることができる。
【００３７】
いま、使用した部品の諸特性を次のように選ぶ。
キャパシタ２４・・・キャパシタンス：８２ｐＦ
被覆導体対３（被覆導体１、２）・・・線径：０．２６ｍｍφ
トロイダルコア（環状コア）２５とコイル巻数・・・
初透磁率μi：１５０（＠１３．５ＭＨｚ）
相対損失係数tａｎδ／μi：１．４×１０-4（＠１３．５ＭＨｚ）
外径：５．８ｍｍ、内径：３．０ｍｍ、厚さ：１．５ｍｍ
コイル巻数：キャパシタ２４を中心として各端点まで１ターン
【００３８】
これらの条件からインダクタ２０、２１、２２、２３のインダクタンスＬは、
Ｌ＝μｉＳＮ2／ｌ０ （１）
で与えられる。ここで、Ｓはコアの断面積、Ｎはコイル巻数（ここでは１ターンとする）、そして、ｌ０はコアの実効中心軸の円周である。前記条件から、インダクタンスの値は、
Ｌ＝２．１７２×１０-5［Ｈ］
となる。
【００３９】
この場合の本実施形態での端点Ａ１１から入力される０〜４５ＭＨｚまでの周波数成分の周波数を横軸（単位：ＭＨｚ）に、その周波数における信号レベル（ｄＢ）を縦軸として、前記結合量、挿入損失及び漏洩量を測定した特性図を図６乃至図８に示す。なお、各図には、入力される入力信号レベルの参照信号として端点Ａ１１から信号を入力した場合の端点Ａ１１における反射レベルも参考測定値として示した。
【００４０】
図６乃至図８を参照して周波数１３．５ＭＨｚにおける結合量、挿入損失及び漏洩量の特性の信号レベルを比較すると、
結合量：−９ｄＢ
挿入損失：−０．８ｄＢ
漏洩量：−５３ｄＢ
となり、端点Ｃ１３と、端点Ｄ１４との間のアイソレーションは
アイソレーション：−９ｄＢ−（−５３ｄＢ）＝４４ｄＢ
となる。
よって、端点Ａ１１から入力された信号は、−０．８ｄＢの損失で端点Ｂ１２に出力されると共に、−９ｄＢの損失を持って端点Ｃ１３に出力されるが、端点Ｄ１４には−５３ｄＢのレベルでしか出力されないことが分かる。
この回路は、可逆的であるので、端点Ｂ１２から信号を入力した場合でも、−０．８ｄＢの損失で端点Ａ１１に出力され、−９ｄＢの損失を持って端点Ｄ１４に出力されるが、端点Ｃ１３には−５３ｄＢのレベルでしか出力されないことになる。
【００４１】
ここで、図４において、送信部３１に対応する端点Ａ１１からＲＦＩＤタグに対する送信信号を入力し、端点Ｂ１２からアンテナ３３を介してＲＦＩＤタグに送信すると共に、アンテナ３３に対応する端点Ｂ１２からＲＦＩＤタグからの受信信号を入力して端点Ｄ１４に接続される受信部３４で受信する場合を考える。なお、端点Ｃ１３には終端抵抗３２が接続されている。
【００４２】
端点Ｄ１４に接続される受信部３４は、入力電力に対して最大許容限界を有する。このため、大電力である送信部３１の送信出力を損失の大きな結合器を介して受信部３４と接続することが必要になる。しかし、結合器の損失は受信部３４からの受信信号の損失となるため、１３．５ＭＨｚ帯を用いるＲＦＩＤタグからの微少信号の受信が困難になる結果を生じる。そこで、結合器に方向性を持たせ、送信部３１からの送信信号は充分減衰して受信部３４に送られるようにすることで、アンテナ３３から受信部３４への受信信号の結合損失を増加させることなく、送信部３１からの送信出力を増大させることができる。
【００４３】
このように、本実施形態によれば、１つのキャパシタと、４つの均等な被覆導体部分と、１つのトロイダルコア（環状コア）とにより４端子ＬＣ回路からなる方向性結合器を構成しているため、使用部品の点数が少ない。これにより、結合器に方向性を持たせ、ＲＦＩＤリーダライタからの送信信号とＲＦＩＤタグからの受信信号を分離し、受信部の入力信号を最大許容限界内に抑えることができ、小型の方向性結合器及び送受信機を容易に実現することができる。さらに、部品点数が少ないため、製造が容易で、実装面積が少なく、小型廉価に製造でき、大量生産した場合の品質のばらつきが少ない等の利点も有する。
【００４４】
（第２の実施形態）
次に、図９乃至図１１を参照して、本発明の第２の実施形態の方向性結合器２００の構成を説明する。図９は、第２の実施形態の方向性結合器２００の外観斜視図であり、図１０は、その側面図である。そして、図１１は、この方向性結合器２００の構成要素である被覆導体対（撚り線対）４とキャパシタ２４との結線図である。
【００４５】
この実施形態が前記第１の実施形態と異なっている点は、被覆導体対（撚り線対）４として、撚り線対（ツイストペア：twisted pair）を用いていることである。図１１及び図３を参照してに示すと、被覆導体対（撚り線対）４を形成する被覆導体部分は、一方の撚り線対は、中心点Ｅ１５から端点Ａ１１までの被覆導体１の部分と中心点Ｆ１６から端点Ｃ１３までの被覆導体２の部分であり、他方の撚り線対は、中心点Ｅ１５から端点Ｂ１２までの被覆導体１の部分と中心点Ｆ１６から端点Ｄ１４までの被覆導体２の部分とがそれぞれ撚り線対を形成した形態である。
【００４６】
図９乃至図１１に示すように、実際に撚り線対を作製する場合は、キャパシタ２４との接続点である中心点１５及び中心点１６と、撚り線対が始まる部分とは、第１の実施形態と比べて、離間しているが、方向性結合器としての電気的特性に変化はない。むしろ、撚り線対を構成するインダクタ同士、第１インダクタ２０と第３インダクタ２１との結合と、第２インダクタ２２と第４インダクタ２３との結合が密になり、方向性結合器の結合分離特性を向上させる効果を有する。また、外部の磁界によって誘起される電圧が撚りによって反転されて打ち消し合うので、誘導や漏話が低減される等の利点がある。
【００４７】
（変形例）
本発明は前記した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、数１の式に示されるように、被覆導体対のトロイダルコア（環状コア）への巻数を増減することでインダクタのインダクタンスを自由に変えることができるので、容易に周波数特性を変更することができる。
【００４８】
図１２に、異なった巻き数についての被覆導体対３のトロイダルコア（環状コア）２５への巻数と、キャパシタ２４の取り付け位置とを示した。被覆導体対３の巻数に応じて、方向性結合器の４つのインダクタのインダクタンスを均等にして対称性を確保するために、キャパシタ２４の取り付け位置をトロイダルコア（環状コア）２５の内周表面に設けることも可能である（図１２における（ａ）、（ｂ）、（ｅ）、（ｆ）の場合）。
【００４９】
（比較例）
この比較例は、具体的には、背景技術の説明において記載したように、被覆導体を複数(２つ以上)の環状コアに巻回したインダクタやキャパシタを基板上に実装して構成する場合が該当する。方向性結合器の特性は、これらの特性ばらつきの影響により、変化しやすく、特に、インダクタを基板に実装した場合、その被覆導体の長さや環状コアの特性のばらつきによってインダクタのインダクタンスが変化し、方向性結合器の特性に影響を与えてしまう。結果的に、送受信機の特性を得ることができない事態になってしまう。
【００５０】
たとえば、図１３を参照して説明すると、第１インダクタ２０ａと第２インダクタ２２ａとが均等でなく、第３インダクタ２１ａと第４インダクタ２３ａとが均等でなかった場合は、送信部３１からの送信信号とアンテナ３３からの受信信号とにおいて減衰特性に違いが生じることになる。この場合、送信部３１とアンテナ３３との間でのアンテナ３３への送信信号Ａの挿入損失Ａとアンテナ３３から送信部３１への受信信号Ｂの挿入損失Ｂの対称性が失われる。また、送信部３１と終端抵抗３２との間での送信部３１から終端抵抗３２に対する送信信号Ａの結合量Ａとアンテナ３３と受信部３４との間でのアンテナ３３に対する受信信号Ｂの結合量Ｂとの対称性が失われる。さらに、送信部Ａから受信部３４への漏洩量Ａとアンテナ３３から終端抵抗３２への漏洩量Ｂとの対称性が失われる。
【００５１】
すなわち、方向性結合器としての対称性が失われることになる。その結果、送信部３１からの送信信号の送信出力を最大化できず、また、受信部３４及びこれに続く方向性結合器以後の信号処理部において，必要とされる信号レベルの受信信号を得ることができない事態が発生することになる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の方向性結合器の第１の実施形態の外観斜視図である。
【図２】第１の実施形態の方向性結合器の側面図である。
【図３】第１の実施形態の方向性結合器の構成要素である被覆導体対とキャパシタとの結線図である。
【図４】本発明の方向性結合器を備えた送受信機の第１の実施形態の等価回路図である。
【図５】本発明の方向性結合器を備えた送受信機の第１の実施形態の等価回路の動作を説明するための図である。
【図６】第１の実施形態の方向性結合器の結合量特性を示す図である。
【図７】第１の実施形態の方向性結合器の挿入損失特性を示す図である。
【図８】第１の実施形態の方向性結合器の漏洩量特性を示す図である。
【図９】本発明の方向性結合器の第２の実施形態の外観斜視図である。
【図１０】第２の実施形態の方向性結合器の側面図である。
【図１１】第２の実施形態の方向性結合器の構成要素である被覆導体対とキャパシタとの結線図である。
【図１２】本発明の実施形態の方向性結合器の変形例を示す説明図である。
【図１３】本発明の実施形態の比較例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５３】
１、２被覆導体
３ 被覆導体対
４ 被覆導体対（撚り線対）
１１ 端点Ａ
１２ 端点Ｂ
１３ 端点Ｃ
１４ 端点Ｄ
１５ 中心点Ｅ
１６ 中心点Ｆ
２０、２０ａ 第１インダクタ
２１、２１ａ 第３インダクタ
２２、２２ａ 第２インダクタ
２３、２３ａ 第４インダクタ
２４ キャパシタ
２５ トロイダルコア（環状コア）
３０ 送受信機
３１ 送信部
３２ 終端抵抗
３３ アンテナ
３４ 受信部
１００、２００ 方向性結合器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単一の環状コアと、
前記単一の環状コアに同一の２本の被覆導体を同一方向に巻回した被覆導体対と、
前記被覆導体対の中心点を相互に接続した一つのキャパシタとを備え、
前記キャパシタは、前記被覆導体対と共に前記単一の環状コアの表面に装着されている
ことを特徴とする方向性結合器。
【請求項２】
前記被覆導体対の前記中心点から一端までの長さと前記環状コアへの巻数と、前記中心点から他端までの長さと前記環状コアへの巻数とが同一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】
前記２本の被覆導体は、撚り線対を構成していることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の方向性結合器。
【請求項４】
前記撚り線対の前記中心点から一端までの長さと前記環状コアへの巻数と、前記中心点から他端までの長さと前記環状コアへの巻数とが同一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】
第１インダクタ及び第２インダクタが直列接続された第１インダクタ対と、
第３インダクタ及び第４インダクタが直列接続された第２インダクタ対と、
前記第１インダクタ対の接続点と、前記第２インダクタ対の接続点との間に接続された一つのキャパシタとを備えて構成された方向性結合器であって、
前記第１インダクタ、前記第２インダクタ、前記第３インダクタ、及び前記第４インダクタは、それぞれ同一の被覆導体が単一の環状コアに同一巻数で同一方向に巻回されて前記キャパシタと共に構成されていることを特徴とする方向性結合器。
【請求項６】
前記第１インダクタの被覆導体と前記第３インダクタの被覆導体とは撚り線対を構成し、前記第２インダクタの被覆導体と前記第４インダクタの被覆導体とは他の撚り線対を構成し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７】
前記環状コアは、環状フェライトコアであることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載の方向性結合器。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７の何れか１項に記載の方向性結合器を備えたことを特徴とする送受信機。
【請求項１】
単一の環状コアと、
前記単一の環状コアに同一の２本の被覆導体を同一方向に巻回した被覆導体対と、
前記被覆導体対の中心点を相互に接続した一つのキャパシタとを備え、
前記キャパシタは、前記被覆導体対と共に前記単一の環状コアの表面に装着されている
ことを特徴とする方向性結合器。
【請求項２】
前記被覆導体対の前記中心点から一端までの長さと前記環状コアへの巻数と、前記中心点から他端までの長さと前記環状コアへの巻数とが同一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】
前記２本の被覆導体は、撚り線対を構成していることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の方向性結合器。
【請求項４】
前記撚り線対の前記中心点から一端までの長さと前記環状コアへの巻数と、前記中心点から他端までの長さと前記環状コアへの巻数とが同一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】
第１インダクタ及び第２インダクタが直列接続された第１インダクタ対と、
第３インダクタ及び第４インダクタが直列接続された第２インダクタ対と、
前記第１インダクタ対の接続点と、前記第２インダクタ対の接続点との間に接続された一つのキャパシタとを備えて構成された方向性結合器であって、
前記第１インダクタ、前記第２インダクタ、前記第３インダクタ、及び前記第４インダクタは、それぞれ同一の被覆導体が単一の環状コアに同一巻数で同一方向に巻回されて前記キャパシタと共に構成されていることを特徴とする方向性結合器。
【請求項６】
前記第１インダクタの被覆導体と前記第３インダクタの被覆導体とは撚り線対を構成し、前記第２インダクタの被覆導体と前記第４インダクタの被覆導体とは他の撚り線対を構成し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７】
前記環状コアは、環状フェライトコアであることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載の方向性結合器。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７の何れか１項に記載の方向性結合器を備えたことを特徴とする送受信機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１０−８１１８５（Ｐ２０１０−８１１８５Ａ）
【公開日】平成２２年４月８日（２０１０．４．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２４５６９６（Ｐ２００８−２４５６９６）
【出願日】平成２０年９月２５日（２００８．９．２５）
【出願人】（００００００２９５）沖電気工業株式会社 (6,645)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月８日（２０１０．４．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月２５日（２００８．９．２５）
【出願人】（００００００２９５）沖電気工業株式会社 (6,645)
【Ｆターム（参考）】
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