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　１．90°Hybrid（Branch-Line Coupler）

　　　Ｖ．コントロール回路の移相器のところで出てきた 90°Hybridについて、ちょっと
　　詳しく見てみましょう。90°Hybridは、結合度が３dBの coupler（等分配）としてよく
　　用いられます。3dBという高い結合度の couplerを簡単に作ることが出来ます（方向性
　　結合器のところで出てきた”結合線路タイプ”の Copulerでは難しい）。図１に外観を
　　示します。また、長所と短所は、

　　　◇長所　：　設計が簡単，ＤＣ的にも結合している
　　　
　　　◇短所　：　形状が大きい（占有面積が大きい）
　　

　　　　　　　　　　　　

    　　　　　　　　図７−１　90°Hybrid　（Branch-Line Coupler）


　　　Port１に信号が入力されると、Port２とPort３に出力が現れ、Port４には出力が現
　　れません（設計中心周波数，理想的状態において）。また、このときPort２と３の出
　　力には 90°の位相差があります。90°Hybrid は上下／左右対称な形をしております
　　のでPort２に信号を入力すると、Port１と４に出力が現れますが、Port３には現れま
　　せん。Port３に信号を入力すると。。。この先は言わなくてもお分かりですね。
　　　　　　　　　�X．３．（４）項も参照下さい］
　　結合度は、Shunt Arm と Series Arm のインピーダンス比で決まります。関係式を以
　　下に示します。

    　　　　　　　　　


　　　良く使われる 3dB の Couplerの場合、式（7.1）で Ｐ2＝Ｐ3 なので、Ｚp＝Ｚo に 
　　なります。従って式（7.2）の右辺は２になり、Ｚr＝Ｚo／√2 になります。50Ω系で
　　は、Ｚp＝50Ω，Ｚr＝35.4Ω になります。90°Hybrid は基本設計が簡単で、Strip 
　　Line，Microstrip Lineなど様々な伝送線路で実現できます。
　　　最初に短所として「形状が大きい」と指摘しましたが、特性面にも短所があります。
　　それは、帯域の狭さです。図７−１の構成では、中心周波数の１０％程度の帯域しか得
　　られません。帯域を広げるには、もう１本 Shunt Arm を追加し、90°Hybrid を２個融
　　合させたような形にします。3dB Coupler で最も帯域が広く取れる構成を図７−２に示
　　します。この構成で、２５％程度の帯域を実現できます。ただし、形状（占有面積）が
　　非常に大きくなってしまいます。各 Arm のラインを折り曲げるなどして、Hybridの小型
　　化が図られています。

　　　　　　

    　　　　　　　　　図７−２　Three-Arm Branch 90°Hybrid


　　２-Arm と ３-Arm の 3dB Coupler シミュレーション比較を図７−３から図７−７に
　　示します。帯域の改善は、図７−７のＳ４１（Isolation）でハッキリとわかります。　


　　　　　　　　

    　　　　　　　　　図７−３　２-Armと３-Arm比較　［Ｓ２１］


　　　　　　　　

    　　　　　　　　　図７−４　２-Armと３-Arm比較　［Ｓ３１］


　　　　　　　　

    　　　　　　　図７−５　２-Armと３-Arm比較　［Ｓ２１］(Phase) 


　　　　　　　　

   　　　　　　　　図７−６　２-Armと３-Arm比較　［Ｓ３１］(Phase) 


　　　　　　　　

   　　　　　　　　　　図７−７　２-Armと３-Arm比較　［Ｓ４１］

　２．Rat-Race（Magic Tee）