CN1625045A - 平衡－不平衡转换器元件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种平衡－不平衡转换器元件，提供了适于对于现有的平衡－不平衡转换器是难以实现的宽频带化的方法。在包括具有平衡线路(12、13)和不平衡线路(11)的平衡－不平衡转换单元(1)、以及连接在该平衡－不平衡转换单元的所述不平衡线路上的匹配电路的平衡－不平衡转换器中，所述匹配电路(2)由高通滤波器(C1、L1)构成。
Description
技术领域
本发明涉及用于进行平衡电路和不平衡电路的连接的、转换例如UHF波段以上的高频电路中的传输线路的阻抗的平衡-不平衡转换器(balun)。
背景技术
作为现有的平衡-不平衡转换器，已知例如日本特开2002-43882号公报所公开的技术。该文献所公开的平衡-不平衡转换器，在平衡-不平衡转换单元的不平衡端子上连接带通滤波器。另外，作为其它的例子，已知日本特开2002-271036号公报所公开的技术。该技术的电路结构如图22所示，由平衡-不平衡转换器20和天线共用器(diplexer)的匹配电路22所构成，该平衡-不平衡转换器20由一个不平衡传输线路25和一对平衡传输线路26组成，该天线共用器(diplexer)的匹配电路22包括由连接在该不平衡传输线路上的1个电感器L和1个电容器C构成的2次低通滤波器27以及由1个电感器L和3个电容器C构成的3次高通滤波器28。
【专利文献1】日本特开2002-43882号公报
【专利文献2】日本特开2002-217036号公报
发明内容
对于上述日本特开2002-43882号公报所公开的现有的平衡-不平衡转换器，由于连接有带通滤波器，因此难以宽频带化，另外，对于日本特开2002-217036号公报所公开的天线共用器的匹配电路22，一般设计为不使低通滤波器27和高通滤波器28的通频带重叠，平衡-不平衡转换器20的低频区侧为天线共用器的高通滤波器28的截止频带，平衡-不平衡转换器20的高频区侧为天线共用器的低通滤波器27的截止区域，因此与日本特开2002-43882号公报相同，存在着不适合于宽频带化的问题(参照图23)。
另外，近年来，超宽频带的通信设备(例如，便携式电话和无线LAN)引人注目，在该标准中，希望使约3GHz～10GHz的超宽频带以平坦特性通过。因此，在实现超宽频带的滤波器和平衡-不平衡转换器的情况下，与目前使用的频带相比需要扩展频带，但在用通常所熟悉的设计方法实现超宽频带化的情况下，由于有大型化的倾向，因此还存在这样的问题：不适于要安装到便携式电话那样的要求超小型化的设备的元件。
本发明就是要解决所述的问题，其目的在于提供能够实现超宽频带化，而且，能实现小型化的平衡-不平衡转换器。
本发明的平衡-不平衡转换器要达成所述的目的，第1种方案，在包括具有平衡线路和不平衡线路的平衡-不平衡转换单元、以及连接在该平衡-不平衡转换单元的所述不平衡线路上的匹配电路的平衡-不平衡转换器中，所述匹配电路由高通滤波器构成。
第2种方案，其特征在于：在所述的第1种方案中，所述高通滤波器包括串联连接在所述不平衡线路上的电容器和并联连接的电感器，所述电容器连接在比所述电感器更靠近所述平衡-不平衡转换单元处。
第3种方案，在包括具有平衡线路和不平衡线路的平衡-不平衡转换单元、以及连接在该平衡-不平衡转换单元的所述不平衡线路上的匹配电路的平衡-不平衡转换器中，其特征在于：使所述平衡-不平衡转换单元的带状线的长度比作为基本设定值的λ/4短而使中心频率移动到高频区侧，由因所述匹配电路的插入而引起的低频区侧的频带扩展填补该移动了的量，作为整体实现了超宽频带且小型化。
第4种方案，在包括具有平衡线路和不平衡线路的平衡-不平衡转换单元、以及连接在该平衡-不平衡转换单元的所述不平衡线路上的匹配电路的平衡-不平衡转换器中，其特征在于：所述平衡-不平衡转换单元由具有比产生与适用中心频率吻合的谐振频率的电容器和电感器小的值的电容器和电感器元件构成，由此使中心频率移动到高频区侧，由因所述匹配电路的插入而引起的低频区侧的频带扩展填补该移动了的量，作为整体实现了超宽频带且小型化。
第5种方案，在包括具有平衡线路和不平衡线路的平衡-不平衡转换单元、以及连接在该平衡-不平衡转换单元的所述不平衡线路上的匹配电路的平衡-不平衡转换器中，其特征在于：所述匹配电路在使用频带的低频区侧截止附近，使反射特性比所述平衡-不平衡转换单元好。
第6种方案，在包括具有平衡线路和不平衡线路的平衡-不平衡转换单元、以及连接在该平衡-不平衡转换单元的所述平衡线路上的匹配电路的平衡-不平衡转换器中，其特征在于：使所述平衡-不平衡转换单元的带状线的长度比作为基本设定值的λ/4短而使中心频率移动到高频区侧，由因所述匹配电路的插入而引起的低频区侧的频带扩展填补该移动了的量，作为整体实现了超宽频带且小型化。
第7种方案，在包括具有平衡线路和不平衡线路的平衡-不平衡转换单元、以及连接在该平衡-不平衡转换单元的所述平衡线路上的匹配电路的平衡-不平衡转换器中，其特征在于：所述平衡-不平衡转换单元由具有比产生与适用中心频率吻合的谐振频率的电容器和电感器小的值的电容器和电感器元件构成，由此使中心频率移动到高频区侧，由因所述匹配电路的插入而引起的低频区侧的频带扩展填补该移动了的量，作为整体实现了超宽频带且小型化。
第8种方案，在包括具有平衡线路和不平衡线路的平衡-不平衡转换单元、以及连接在该平衡-不平衡转换单元的所述平衡线路上的匹配电路的平衡-不平衡转换器中，其特征在于：所述匹配电路在使用频带的低频区侧截止附近，使反射特性比所述平衡-不平衡转换单元好。
通过用高通滤波器构成连接在平衡-不平衡转换单元上的不平衡线路的匹配电路，使低频区侧的频带扩展，作为整体能实现超宽频带化。
另外，由于在不平衡线路上串联连接电容器、并联连接电感器，并且，比电感器更靠近平衡-不平衡转换单元地连接电容器，能改善低频的频率特性。
此外，通过使平衡-不平衡转换单元的带状线的长度比作为基本设定值的λ/4短，或者用具有比与适用中心频率吻合的谐振频率的电容器和电感器小的值的电容器和电感器元件构成，使中心频率移动到高频区侧，由因所述匹配电路的插入而引起的低频区侧的频带扩展填补该移动了的量，由此，作为整体能实现超宽频带而且小型化。
另外，匹配电路在使用频带的低频区侧截止附近，使反射特性比平衡-不平衡转换单元好，因此能实现低频区侧的频带扩展。此处，所谓使用频带是指在作为安装本发明的平衡-不平衡转换器的目标的通信设备中所使用的频带，例如，上述的3G～10GHz为该频带。此时，低频区截止频率为3GHz。
此外，使平衡-不平衡转换单元的带状线的长度比作为基本设定值的λ/4短，使中心频率移动到高频区侧，由因所述匹配电路的插入而引起的低频区侧的频带扩展填补该移动了的量，由此，具有这样的效果：作为整体能实现超宽频带，而且能使作为平衡-不平衡转换器的尺寸小型化。
附图说明
图1是表示本发明涉及的平衡-不平衡转换器的结构的电路图。
图2是上述的平衡-不平衡转换单元的电路图。
图3是频率特性图。
图4是中心频率移动到比适用中心频率高的高频区侧的特性图。
图5是比较反射损耗的特性图。
图6是表示第2实施例的平衡-不平衡转换器的结构的电路图。
图7是对未连接匹配电路的情况和连接了本发明的匹配电路的情况进行比较的特性图。
图8是表示第3实施例的平衡-不平衡转换器的结构的电路图。
图9是对未连接匹配电路的情况和连接了本发明的匹配电路的情况进行比较的特性图。
图10是表示第4实施例的平衡-不平衡转换器的结构的电路图。
图11是对未连接匹配电路的情况和连接了匹配电路的情况进行比较的特性图。
图12是表示比较例1的结构的电路图。
图13是与没有上述的匹配电路的情况进行比较的特性图。
图14是表示比较例2的结构的电路图。
图15是与没有上述的匹配电路的情况进行比较的特性图。
图16是表示比较例3的结构的电路图。
图17是与没有上述的匹配电路的情况进行比较的特性图。
图18是表示比较例4的结构的电路图。
图19是与没有上述的匹配电路的情况进行比较的特性图。
图20A、图20B是表示第5实施例的平衡-不平衡转换器的结构的电路图，图20A是以高通滤波器作为匹配电路的电路图，图20B是只采用了电容器的电路图。
图21是第5实施例的平衡-不平衡转换器的结构的特性图。
图22是表示现有例的平衡-不平衡转换器的结构的电路图。
图23是现有例的平衡-不平衡转换器的结构的特性图。
具体实施方式
在包括具有平衡线路和不平衡线路的平衡-不平衡转换单元、以及连接在该平衡-不平衡转换单元的所述不平衡线路或平衡线路上的匹配电路的平衡-不平衡转换器中，使所述平衡-不平衡转换单元的带状线的长度比作为基本设定值的λ/4短，使中心频率移动到高频区侧，由因所述匹配电路的插入而引起的低频区侧的频带扩展填补该移动了的量，作为整体实现了超宽频带且小型化。
【实施例1】
以下，与图1～图5一起说明关于本发明涉及的平衡-不平衡转换器的第1实施例。
图1是表示第1实施例的平衡-不平衡转换器的电路图，1是由1个不平衡线路11和2个平衡线路12、13组成的平衡-不平衡转换单元，2是作为由连接到所述不平衡线路的电容器C1和电感器L1组成的高通滤波器的匹配电路，该匹配电路2的电容器C1串联连接到所述不平衡线路11，电感器L1经由所述电容器C1与不平衡线路11并联连接。
另外，平衡-不平衡转换单元1，在由带状线构成的情况下，用比适用中心频率(通信标准中规定的中心频率的意思)的λ/4短的带状线构成，在用LC元件构成的情况下，用具有比产生与适用中心频率吻合的中心频率的LC值小的值的LC元件构成(参照图2)。
对于这样构成的本发明的平衡-不平衡转换器，匹配电路2的电容器C1串联连接到平衡-不平衡转换单元1，电感器L1经由电容器C1与不平衡线路11并联连接，通过连接作为匹配电路2的高通滤波器，如图3所示低频区侧的频带被扩展。
若说明上述的频带扩展的想法，则如图4所示，中心频率移动到高频区侧的量由作为高通滤波器的匹配电路2填补，作为整体能得到超宽频带的特性。
此外，如本发明所示，匹配电路2的电容器21串联连接到平衡-不平衡转换单元，电感器L1经由电容器C1与不平衡线路11并联连接，通过连接作为匹配电路2的高通滤波器，如图5所示那样，在低频区侧截止频率附近，能得到比单个平衡-不平衡转换更优良的反射损耗，并能改善低频区侧的频带。此外，图中的虚线的特性是平衡-不平衡转换单元的反射损耗，双点划线是高通滤波器的反射损耗，实线是合成了两者的反射损耗。
【实施例2】
第2实施例的匹配电路2如图6所示，2个电容器C1、C2串联连接到不平衡线路11，1个电感器L1连接到该2个电容器C1、C2的连接点，第2实施例能得到与所述的第1实施例大致相同的超宽频带的特性(参照图7)。
此外，在图中，虚线是没有匹配电路2的情况下的特性，实线是连接了匹配电路2的情况下的特性。以下相同。
【实施例3】
第3实施例的匹配电路2如图8所示，1个电容器C1串联连接到不平衡电路11，2个电感器L1、L2连接在该1个电容器C1的两侧，在低频区产生了异常波形，但能确保超宽频带(参照图9)。
【实施例4】
第4实施例的匹配电路2如图10所示，与上述第2实施例的匹配电路2的不同点在于：在电感器L1和地之间串联连接了电容器C3，与第2实施例不同，即使是低频也能得到具有平坦特性的超宽频带特性(参照图11)。
以下，为明确本发明的优选实施例，对比较例进行说明。
(比较例1)
图12的比较例是只将电容器C1连接到不平衡线路11的匹配电路2，对于高频，电容器C1变成低阻抗，如图13所示那样，变成与没有匹配电路的情况下的波形(用虚线表示)相同的波形，成为单纯的布线，没有连接了电容器的效果。
(比较例2)
图14的比较例是只将电感器L1连接到不平衡线路11的匹配电路2，变成高阻抗情形，为采用了电感器L1的状态，如图15所示，成为与没有匹配电路的情况下的波形(用虚线表示)大致相同的波形，不能得到作为匹配电路的效果。
(比较例3)
图16的比较例是将电容器C1串联连接到不平衡线路11，靠近平衡-不平衡转换单元并联连接电感器L1的匹配电路2，如图17所示，相对于没有匹配电路的情况下的波形(用虚线表示)，低频区侧下降后，高度又略微上升，不能得到作为匹配电路的效果。
(比较例4)
图18的比较例是将并联连接了电容器C1和电感器L1的电路连接到不平衡线路11的匹配电路2，如图19所示，成为与没有匹配电路的情况下的波形(用虚线表示)相同的波形，不能得到作为匹配电路的效果。
以上，如已说明的那样，根据各比较例知道，通过将象本发明那样构成的匹配电路2连接到平衡-不平衡转换单元1，能实现超宽频带且小型化。
【实施例5】
第5实施例如图20A所示那样，所述第1～第4实施例将匹配电路2连接到平衡-不平衡转换单元1的不平衡线路11，与此相对，本实施例的匹配电路2是由将电容器C1、C2分别串联连接到平衡线路12、13的平衡信号的输入输出端，在该电容器C1、C2和地之间连接了电感器L1、L2的高通滤波器构成。
另外，所述的图20A是作为高通滤波器的匹配电路2，与此相对，图20B在平衡输出的输入输出端分别连接了电容器C1、C2。
通过采用这样的匹配电路2，在带状线型的情况下，能使谐振器比λ/4短，另外，在LC型的情况下，能将LC常数设定得较小，其结果，与图4所示相同，能得到中心频率移动到高频区侧，而且，低频区侧的频带也被扩展了的特性。
即，如图21所示，通过将所述的匹配电路2连接到平衡线路12、13，与现有的平衡-不平衡转换器特性(点划线)和(双点划线)相对，本实施例的特性(实线)和(虚线)，低频区侧的通频带宽，而且，反射特性也良好，另外，由于在高频区侧的谐振器变短，因此能得到高频区也变宽的特性。从而，通频带变宽，低频区也变宽，因此能将整体的谐振点设计得较高，其结果，能缩短谐振器，作为平衡-不平衡转换器能实现小型化。
Claims (8)
1.一种平衡-不平衡转换器元件，包括：
具有平衡线路和不平衡线路的平衡-不平衡转换单元、以及连接在该平衡-不平衡转换单元的所述不平衡线路上的匹配电路，其特征在于，
所述匹配电路由高通滤波器构成。
2.如权利要求1所述的平衡-不平衡转换器元件，其特征在于：
所述高通滤波器包括串联连接在所述不平衡线路上的电容器、以及并联连接的电感器，所述电容器连接在比所述电感器更靠近所述平衡-不平衡转换单元处。
3.一种平衡-不平衡转换器元件，包括：
具有平衡线路和不平衡线路的平衡-不平衡转换单元、以及连接在该平衡-不平衡转换单元的所述不平衡线路上的匹配电路，其特征在于，
使所述平衡-不平衡转换单元的带状线的长度比作为基本设定值的λ/4短而使中心频率移动到高频区侧，由因所述匹配电路的插入而引起的低频区侧的频带扩展填补该移动了的量，作为整体实现了超宽频带且小型化。
4.一种平衡-不平衡转换器元件，包括：
具有平衡线路和不平衡线路的平衡-不平衡转换单元、以及连接在该平衡-不平衡转换单元的所述不平衡线路上的匹配电路，其特征在于，
所述平衡-不平衡转换单元由具有比产生与适用中心频率吻合的谐振频率的电容器和电感器小的值的电容器和电感器构成，由此使中心频率移动到高频区侧，由因所述匹配电路的插入而引起的低频区侧的频带扩展填补该移动了的量，作为整体实现了超宽频带且小型化。
5.一种平衡-不平衡转换器元件，包括：
具有平衡线路和不平衡线路的平衡-不平衡转换单元、以及连接在该平衡-不平衡转换单元的所述不平衡线路上的匹配电路，其特征在于，
所述匹配电路在使用频带的低频区侧截止附近，使反射特性比所述平衡-不平衡转换单元好。
6.一种平衡-不平衡转换器元件，包括：
具有平衡线路和不平衡线路的平衡-不平衡转换单元、以及连接在该平衡-不平衡转换单元的所述平衡线路上的匹配电路，其特征在于，
使所述平衡-不平衡转换单元的带状线的长度比作为基本设定值的λ/4短而使中心频率移动到高频区侧，由因所述匹配电路的插入而引起的低频区侧的频带扩展填补该移动了的量，作为整体实现了超宽频带且小型化。
7.一种平衡-不平衡转换器元件，包括：
具有平衡线路和不平衡线路的平衡-不平衡转换单元、以及连接在该平衡-不平衡转换单元的所述平衡线路上的匹配电路，其特征在于，
所述平衡-不平衡转换单元由具有比产生与适用中心频率吻合的谐振频率的电容器和电感器小的值的电容器和电感器构成，使中心频率移动到高频区侧，由因所述匹配电路的插入而引起的低频区侧的频带扩展填补该移动了的量，作为整体实现了超宽频带且小型化。
8.一种平衡-不平衡转换器元件，包括：
具有平衡线路和不平衡线路的平衡-不平衡转换单元、以及连接在该平衡-不平衡转换单元的所述平衡线路上的匹配电路，其特征在于，
所述匹配电路在使用频带的低频区侧截止附近，使反射特性比所述平衡-不平衡转换单元好。
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