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Hintergrund der Erfindung
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Leistungsteiler, der für einen
Hochleistungsverstärker verwendet
wird.
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2. Stand der Technik der
Erfindung
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Ein
Hochleistungsverstärker,
der in der Lage ist, mehrere Zehn Watt oder mehrere Hundert Watt abzugeben,
wurde kürzlich
in Basisstationen der digitalen Mobilkommunikation verwendet. Diese
Art von Hochleistungsverstärkern
umfasst eine Vielzahl von Gegentaktverstärker, die parallel zueinander
kombiniert sind, um die hohe Leistung zu erzielen, wobei jeder Gegentaktverstärker zwei
selbe, parallel geschaltete Transistoren umfasst, die mit Signalen
angesteuert werden, die zueinander um 180 Grad phasenversetzt sind.
Die Erläuterung
der Gegentaktverstärker ist
gegeben worden auf den Seiten 113 bis 116 von "Radio Frequency Transistors", verfasst von Norm Dye
und Helge Granberg und veröffentlicht
von Butterworth/Heinemann. Deshalb wird hier keine detaillierte
Erläuterung
gegeben. Dieser Leistungsverstärkerschaltkreis
benötigt
einen Leistungsteiler-/kombiniererschaltkreis und Balune an jedem
Eingang und Ausgang des Schaltkreises.
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Ein
konventioneller Hochleistungsverstärker wird im Folgenden mit
Bezug auf 11 beschrieben. In 11 bezeichnet
das Bezugszeichen 501 einen n-fach-Leistungsteiler, das
Bezugszeichen 502 einen n-fach-Leistungskombinierer, bezeichnen
die Bezugszeichen 503, 504 Balune und bezeichnet
das Bezugszeichen 505 n Paare von Gegentaktverstärkern. Ein
in dieser Konfiguration verwendeter Leistungsteiler-/-kombiniererschaltkreis
wird im Folgenden mit Bezug auf 12 und 13 beschrieben. 12 und 13 zeigen
die Konfigurationen von Leistungsteilerschaltkreisen nach Wilkinson. 12A zeigt einen allgemeinen Leistungsteilerschaltkreis
nach Wilkinson. Das Bezugszeichen 601 bezeichnet einen
Eingangsanschluss, das Bezugszeichen 602 bezeichnet n Viertelwellenlängeleitungen,
das Bezugszeichen 603 bezeichnet n Isolierwiderstände und
das Bezugszeichen 604 bezeich net n Ausgangsanschlüsse. 12B zeigt eine Baumkonfiguration von 2-fach-Teilern,
die in einem ebenen Schaltkreis konfiguriert werden können. Das
Bezugszeichen 605 bezeichnet einen Eingangsanschluss, das
Bezugszeichen 606 bezeichnet zwei Viertelwellenlängeleitungen,
das Bezugszeichen 607 bezeichnet einen Isolierwiderstand,
das Bezugszeichen 608 bezeichnet vier Viertelwellenlängeleitungen,
das Bezugszeichen 609 bezeichnet zwei Isolierwiderstände und
das Bezugszeichen 610 bezeichnet vier Ausgangsanschlüsse. Zusätzlich zeigt 13 einen asymmetrischen
Leistungsteilertyp. Das Bezugszeichen 611 bezeichnet einen
Eingangsanschluss, die Bezugszeichen 612, 613, 616 und 617 bezeichnen Viertelwellenlängeleitungen
mit Wellenwiderständen, die
sich voneinander unterscheiden, die Bezugszeichen 614 und 618 bezeichnen
Isolierwiderstände und
die Bezugszeichen 615, 619 und 620 bezeichnen
Impedanzwandlerschaltkreise. Die Erläuterung von Leistungskombiniererschaltkreisen
nach Wilkinson ist auf den Seiten 205 bis 210 von "Foundation of Microwave
Circuits and Applications thereof" gegeben worden, verfasst von Yoshihiro
Konishi und veröffentlicht
von Sogo Denshi. Deshalb wird hier keine detaillierte Erläuterung
gegeben.
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14 zeigt
die Konfiguration eines konventionellen Baluns. Das Bezugszeichen 701 bezeichnet einen
unsymmetrischen Anschluss, das Bezugszeichen 702 bezeichnet
eine Viertelwellenlängkoaxialleitung
mit einem Wellenwiderstand von 50 Ω, das Bezugszeichen 703 bezeichnet
einen gleichphasigen Ausgangsanschluss und das Bezugszeichen 704 bezeichnet
einen gegenphasigen Ausgangsanschluss. Die Erläuterung des Baluns wurde gegeben
auf den Seiten 179 bis 181 von "Radio
Frequency Transistors",
verfasst von Norm Dye und Helge Granberg und veröffentlicht von Butterworth/Heinemann.
Deshalb wird hier keine detaillierte Erläuterung gegeben. Die Patentspezifikation
US-A-5 497 137 beschreibt einen Transformator vom Chiptyp, der als
ein Balun verwendet und miniaturisiert werden kann.
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Auf
der Basis der oben angegebenen Konfigurationen hat der konventionelle
Hochleistungsverstärker
eine hohe Leistung für
die Übertragung
in einer Basisstation durch Kombination einer Vielzahl von Ausgabeleistungen
von Gegentaktverstärkern erreicht.
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Obgleich
der in 12A gezeigte Leistungsteilerschaltkreis
nach Wilkinson die Leistung gleichmäßig und gleichzeitig in n-fach-Wege
aufteilen kann, kann der Schaltkreis nicht als ebener Schaltkreis
verwirklicht werden. Aus diesem Grund werden die in 12B und 13 gezeigten
Konfigurationen allgemein verwendet. Die in 12 gezeigte Konfiguration
führt jedoch
zu einem hohen Verlust im Teiler/Kombinierer aufgrund eines langen Übertragungspfads.
Zusätzlich
hat die Konfiguration auch ein Problem niedriger Vielseitigkeit,
weil die Leistung nur in 2n Pfade aufgeteilt
und weitergegeben werden kann. Ferner hat die in 13 gezeigte
Konfiguration ein Problem der unsymmetrischen Leistungsteilung, weil
die Übertragungspfadlängen von
einem Ausgang zum anderen unterschiedlich sind. Darüber hinaus
ist der in 14 gezeigte Balun in der Schaltkreisabmessung
groß wegen
der Verwendung der Koaxialleitung, wodurch ein Problem der Schwierigkeit
bei einer Miniaturisierung entsteht.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Leistungsteiler mit
einer drastisch reduzierten Schaltkreisabmessung bereitzustellen,
wie in den Ansprüchen
1 und 2 dargelegt.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
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1 ist
eine Darstellung, welche die Konfiguration eines Leistungsverstärkers zeigt;
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2A ist
eine Schnittdarstellung, welche einen Balun für einen Hochleistungsverstärker zeigt;
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2B ist
eine Darstellung, welche die Leitungsmuster des Baluns zeigt;
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2C ist
eine Darstellung, welche den Betrieb des Baluns zeigt;
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2D ist
eine schematische Darstellung, welche einen konventionellen Hochleistungsverstärker zeigt,
der zwei Leistungsteiler-/-kombiniererschaltkreise und vier Balune
zeigt;
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3 ist
eine Darstellung, welche die Konfiguration eines weiteren Hochleistungsverstärkers zeigt;
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4A ist
eine Schnittdarstellung, welche einen Vierfachleistungsteiler für einen
Hochleistungsverstärker
nach der zweiten Ausführungsform zeigt;
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4B ist
eine Darstellung, welche die Leitungsmuster des Vierfachleistungsteilers
zeigt;
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4C ist
eine Darstellung, welche ein Schaltkreisdiagramm des Vierfachleistungsteilers zeigt;
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5 ist
eine Darstellung, welche die Leitungsmuster eines Sechsfachleistungsteilers
nach einem weiteren Beispiel der zweiten Ausführungsform zeigt;
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6 ist
eine Darstellung, welche die Konfiguration eines Baluns zeigt;
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7 ist
eine Darstellung, welche die Konfiguration eines weiteren Baluns
zeigt;
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8 ist
eine Darstellung, welche die Konfiguration eines weiteren Baluns
zeigt;
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9 ist
eine Darstellung, welche ein Beispiel der Anordnungsbeziehung zwischen
einem Teil der Hauptleitung und eine Koppelleitung in dem Balun
zeigt;
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10 ist
eine Darstellung, welche ein anderes Beispiel der Anordnungsbeziehung
zwischen einem Teil der Hauptleitung und eine Koppelleitung in dem
Balun zeigt;
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11 ist
eine Darstellung, welche die Konfiguration eines konventionellen
Hochleistungsverstärkers
zeigt;
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12A ist ein Schaltkreisdiagramm eines allgemeinen
Leistungsteilers nach Wilkinson;
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12B ist ein Schaltkreisdiagramm eines Vielfachleistungsteilers
mit einem Eingang, der Zweifachleistungsteiler nach Wilkinson umfasst;
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13 ist
ein Schaltkreisdiagramm eines Vielfachleistungsteilers mit einem
Eingang, der einen asymmetrischen Leistungsteiler nach Wilkinson
umfasst; und
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14 ist
eine Darstellung, welche die Konfiguration eines konventionellen
Baluns für
einen Hochleistungsverstärker
zeigt.
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- 101,
102
- Balune
- 207
- Hauptleitung
- 208
- erste
Koppelleitung
- 209
- zweite
Koppelleitung
- 214
- gleichphasiger
Ausgangsanschluss
- 215
- erster
gegenphasiger Ausgangsanschluss
- 216
- zweiter
gegenphasiger Ausgangsanschluss
- 301,
302
- Vierfachleistungsteiler
- 303
- Hochleistungsverstärker
- 407–410
- erste
bis vierte Viertelwellenlängeleitung
- 411–414
- erster
bis vierter Isolierwiderstand
- 421–424
- erster
bis vierter Vierfachteiler-Ausgangsanschluss
- 501
- n-fach-Leistungsteiler
- 502
- n-fach-Leistungskombinierer
- 503,
504
- Balune
- 505
- Gegentaktverstärker
- 1010,
1020, 2010–2040, 3010–3050
- dielektrische
Schichten
- 1030,
2050, 3060
- Eingangsleitungen
- 1040
- Hauptleitung
- 1050,
1060, 2080, 2090, 3090, 3100
- Koppelleitungen
- 1070,
1080, 2100, 2110, 3110, 3120
- Ausgangsleitungspaare
- 1090,
1100, 2120–2160, 3130–3170
- Durchgangslöcher
- 1110,
1130, 2170–2210, 3180–3220
- Erdungsleiter
- 2060,
2070, 3070, 3080
- Hauptleitungsabschnitte
- 3230
- Abschirmungsleiterschicht
- 7040,
8040
- Teil
der Hauptleitung
- 7050,
8050
- Koppelleitung
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Bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung
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(Erste Ausführungsform)
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1 ist
eine Darstellung eines Hochleistungsverstärkers. Mit Bezug auf 1 bezeichnen die
Bezugszeichen 101, 102 Balune, bezeichnen die Bezugszeichen 103, 104 Leistungsverstärker mit denselben
Kennwerten, bezeichnet das Bezugszeichen 105 einen Leistungsverstärker, der
eine Ausgangsleistung erzeugt, die doppelt so hoch wie diejenige
des Leistungsverstärkers 103 oder 104 ist,
bezeichnet das Bezugszeichen 106 einen Eingangsanschluss
und bezeichnet das Bezugszeichen 107 einen Ausgangsanschluss.
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In
dieser Konfiguration wird ein verwendeter Balun im Folgenden mit
Bezug auf 2A bis 2C im
Detail beschrieben. 2A ist eine Schnittdarstellung,
welche einen Balun zeigt, der aus einer dielektrischen Vielschichtplatine
gebildet ist, 2B ist eine Darstellung, welche
die Leitungsmuster auf jeder Leitermusterschicht zeigt; und 2C ist
eine Darstellung, welche den Betrieb des Baluns veranschaulicht.
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Mit
Bezug auf 2A bezeichnen die Bezugszeichen 201 bis 203 erste
bis dritte Leitermusterschichten, und die Bezugszeichen 204 und 205 bezeichnen
erste und zweite dielektrische Schichten. Mit Bezug auf 2B zeigt
die oberste Zeichnung die erste Leitermusterschicht 201,
zeigt die mittlere Zeichnung die zweite Leitermusterschicht 202 und zeigt
die unterste Zeichnung die dritte Leitermusterschicht 203.
Das Bezugszeichen 206 bezeichnet einen Eingangsanschluss,
der auf der zweiten Leitermusterschicht 202 ausgebildet
ist, und in den Signale eingegeben werden. Das Bezugszeichen 207 bezeichnet
eine Hauptleitung, die mit dem Eingangsanschluss verbunden ist.
Am anderen Ende der Hauptleitung ist ein erstes Durchgangsloch 212 ausgebildet.
Das Bezugszeichen 208 bezeichnet eine erste Koppelleitung,
die auf der ersten Leitermusterschicht 201 ausgebildet
ist. Das Bezugszeichen 209 bezeichnet eine zweite Koppelleitung,
das auf der dritten Leitermusterschicht 203 ausgebildet
ist. Die Hauptleitung und die Koppelleitungen sind an Positionen
ausgebildet, so dass sie eine sich gegenüberliegende Beziehung zueinander
haben, und sie sind elektromagnetisch gekoppelt. Das Bezugszeichen 210 bezeichnet
einen ersten Erdungsleiter, der auf der ersten Leitermusterschicht 201 vorgesehen
ist, und das Bezugszeichen 211 bezeichnet einen zweiten
Erdungsleiter, der auf der dritten Leitermusterschicht 203 vorgesehen
ist. Die Erdungsleiter 210, 211 sind mit den Koppelleitungen 208 bzw. 209 verbunden.
Das Bezugszeichen 212 bezeichnet das erste Durchgangsloch,
das am anderen Ende der Hauptleitung 207 ausgebildet ist,
und das Bezugszeichen 213 bezeichnet ein zweites Durchgangsloch, das
am anderen Ende der zweiten Koppelleitung 209 ausgebildet
ist. Das Bezugszeichen 214 bezeichnet einen gleichphasigen
Ausgangsanschluss, der auf der ersten Leitermusterschicht 201 ausgebildet
und mit dem ersten Durchgangsloch verbunden ist. Das Bezugszeichen 215 bezeichnet
einen ersten gegenphasigen Ausgangsanschluss, der an dem anderen Ende
der ersten Koppelleitung 208 auf der ersten Leitermusterschicht 201 ausgebildet
ist. Das Bezugszeichen 216 bezeichnet einen zweiten gegenphasigen Ausgangsanschluss,
der auf der ersten Leitermusterschicht 201 ausgebildet
ist und mit dem zweiten Durchgangsloch 213 verbunden ist.
Mit Bezug auf 2C bezeichnet das Bezugszeichen 217 einen Eingangsanschluss,
das Bezugszeichen 218 bezeichnet eine Hauptleitung, die
Bezugszeichen 219, 220 bezeichnen erste bzw. zweite
Koppelleitungen. Das Bezugszeichen 221 bezeichnet einen
gleichphasigen Ausgangsanschluss. Die Bezugszeichen 222, 223 bezeichnen
erste bzw. zweite gegenphasige Ausgangsanschlüsse.
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Mit
Bezug auf 2C wird ein am Eingangsanschluss 217 eingegebenes
Funkfrequenzsignal bezüglich
der Leistung aufgeteilt und an die erste Koppelleitung 219 und
die zweite Koppelleitung 220 weitergegeben, die mit einem
geeigneten Kopplungsgrad angekoppelt sind. Durch Erdung der Eingangsanschlussseiten
der ersten und zweiten Koppelleitungen sind die Ausgangssignale
an dem ersten und dem zweiten gegenphasigen Ausgangsanschlüssen um
180 Grad zum Eingangssignal phasenversetzt. Der Kopplungsgrad wird
bestimmt in Abhängigkeit
von der dielektrischen Konstante und der Dicke des Dielektrikums
und der Breite der Hauptleitung und der Koppelleitungen. In der
vorliegenden Ausführungsform
wird ein Balun mit der oben angeführten Konfiguration und der
Fähigkeit,
einen phasengleichen und zwei gegenphasige Ausgaben von einer Eingabe
zu erzeugen, an dem Eingang und dem Ausgang der Ausführungsform
verwendet. Folglich kann die Anzahl der Komponenten in dem Hochleistungsverstärker der
vorliegenden Ausführungsform
niedriger gemacht werden als die Anzahl der Komponenten in einem
konventionellen, in 2D gezeigten Hochleistungsverstärker, der
zwei Leistungsteilerschaltkreise und vier Balune umfasst, wobei
der Schaltkreis des Leistungsverstärkers kleiner gemacht werden
kann.
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(Zweite Ausführungsform)
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3 ist
eine Darstellung der Konfiguration eines weiteren Hochleistungsverstärkers. Mit
Bezug auf 3 bezeichnen die Bezugszeichen 301, 302 Vierfachleistungsteiler,
bezeich net das Bezugszeichen 303 die in der Erläuterung
der ersten Ausführungsform
beschriebenen Hochleistungsverstärker, bezeichnet
das Bezugszeichen 304 einen Eingangsanschluss und bezeichnet
das Bezugszeichen 305 einen Ausgabeanschluss.
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In
dieser Konfiguration wird der verwendete Vierfachleistungsteiler
im Folgenden mit Bezug auf 4A bis 4C im
Detail beschrieben. 4A ist eine Schnittdarstellung,
die den Vierfachleistungsteiler zeigt, der auf einer dielektrischen
Vielschichtplatine aufgebaut ist. 4B ist
eine Darstellung, welche die Leitermuster auf den Leitermusterschichten
der Platine zeigt. 4C ist ein Schaltkreisdiagramm des
Vierfachleistungsteilers. Mit Bezug auf 4A bezeichnen
die Bezugszeichen 401 bis 403 erste bis dritte
Leitermusterschichten, und die Bezugszeichen 404, 405 bezeichnen
die erste und die zweite dielektrische Schicht. Mit Bezug auf 4B bezeichnet das
Bezugszeichen 406 einen Eingangsanschluss, bezeichnen die
Bezugszeichen 407 bis 410 erste bis vierte Viertelwellenlängeleitungen,
bezeichnen die Bezugszeichen 411 bis 414 erste
bis vierte Isolierwiderstände,
bezeichnet das Bezugszeichen 415 ein erstes Durchgangsloch,
bezeichnet das Bezugszeichen 416 einen gemeinsamen Anschluss,
bezeichnen die Bezugszeichen 417 bis 419 zweite
bis vierte Durchgangslöcher,
bezeichnet das Bezugszeichen 420 einen Abschirmleiter und
bezeichnen die Bezugszeichen 421 bis 424 erste
bis vierte aufgeteilte Ausgangsanschlüsse. Mit Bezug auf 4C bezeichnet
das Bezugszeichen 425 einen Eingangsanschluss, bezeichnet
das Bezugszeichen 426 Viertelwellenlängeleitungen, bezeichnet das
Bezugszeichen 427 Isolierwiderstände und bezeichnet das Bezugszeichen 428 aufgeteilte
Ausgangsanschlüsse.
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Ferner
bezeichnet das Bezugszeichen 407a ein Ende der ersten Viertelwellenlängeleitung 407, das
von dem Eingangsanschluss 406 liegt. Das Bezugszeichen 408a bezeichnet
ein Ende der zweiten Viertelwellenlängeleitung 408, das
von dem Eingangsanschluss 406 entfernt liegt. Das Bezugszeichen 429a bezeichnet
eine erste Ausgangsleitung und das Bezugszeichen 429b bezeichnet
eine zweite Ausgangsleitung.
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Darüber bezeichnet
das Bezugszeichen 409a ein Ende der dritten Viertelwellenlängeleitung 409,
das an der gegenüberliegenden
Seite des ersten Durchgangslochs 415 liegt. Das Bezugszeichen 410a bezeichnet
ein Ende der vierten Viertelwellenlängeleitung 409, das
an der gegenüberliegenden Seite
des ersten Durchgangslochs 415 liegt. Das Bezugszeichen 430a bezeichnet
eine dritte Ausgangsleitung und das Bezugszeichen 430b bezeichnet eine
vierte Ausgangsleitung.
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Ein
Verfahren der Ausführung
eines in 4C gezeigten, nichtplanaren
Vierfachleistungsteilers nach Wilkinson unter Verwendung der in 4A gezeigten
Dreischichtplatine wird im Folgenden beschrieben.
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Beispiele
der in 4A gezeigten, ersten bis dritten
Leitermusterschichten werden im Folgenden mit Bezug auf 4B beschrieben.
Ein an dem Eingangsanschluss 406 eingegebenes Signal wird
aufgeteilt und an die erste Viertelwellenlängeleitung 407 und
die zweite Viertelwellenlängeleitung 408 weitergegeben,
wobei die beiden Leitungen denselben Wellenwiderstand haben, und
wird auch aufgeteilt und über
das erste Durchgangsloch 415 an die dritte Viertelwellenlängeleitung 409 und
die vierte Viertelwellenlängeleitung 410 weitergegeben.
Ferner sind die anderen Enden der Viertelwellenlängeleitungen 407 bis 410 jeweils
mittels der ersten bis vierten Isolierwiderstände mit dem gemeinsamen Anschluss 416-a und dem gemeinsamen
Anschluss 416-b verbunden, welcher mit dem gemeinsamen
Anschluss 416-a über
das zweite Durchgangsloch 417 verbunden ist. Diese aufgeteilten
Ausgänge
werden von den ersten bis vierten aufgeteilten Ausgabeanschlüssen weitergegeben.
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Ferner
ist der Abschirmleiter 420, der um die Durchgangslöcher herum
ausgehöhlt
ist, auf der zweiten Leitermusterschicht 402 zwischen der
ersten Leitermusterschicht 401 und der dritten Leitermusterschicht 403 vorgesehen,
um eine Signalüberkopplung
zwischen der ersten Leitermusterschicht 401 und der dritten
Leitermusterschicht 403 zu verhindern. Der Vierfachleistungsteiler
mit der oben angeführten
Struktur und der oben offengelegte Balun werden verwendet, um einen
Hochleistungsverstärker
auf derselben dielektrischen Vielschichtplatine zu bilden. Folglich
kann die Anzahl der Komponenten in dem Hochleistungsverstärker der
vorliegenden Ausführungsform
kleiner gemacht werden als die Zahl der Komponenten in einem konventionellen
Hochleistungsverstärker,
der zwei Achtfachleistungsteiler (14 Zweifachleistungsteiler) und
16 Balune umfasst, wodurch die Schaltkreise kleiner gemacht werden können. Da
Vierfachteilung und Vierfachkombinierung gleichzeitig ausgeführt werden,
kann darüber
hinaus der Verlust verringert werden, und die hohe Effizienz eines
Leistungsverstärkers
kann verbessert werden.
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Der
in der oben angeführten
zweiten Ausführungsform
angeführte
Leistungsteiler ist ein Vierfachleistungsteiler. Jedoch können vierfache
oder mehrfache Aufteilung nach Wunsch erreicht werden durch Vergrößern der
Zahl der Schichten der dielektrischen Platine. Ein Sechsfachleistungsteilerschaltkreis,
der aus einer dielektrischen Fünfschichtplatine
gebildet ist, ist beispielsweise in 5 gezeigt.
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Mit
Bezug auf 5 bezeichnet das Bezugszeichen 451 einen
Eingangsanschluss, bezeichnen die Bezugszeichen 452 bis 457 erste
bis sechste Viertelwellenlängeleitungen,
bezeichnen die Bezugszeichen 458 bis 463 erste
bis sechste Isolierwiderstände,
bezeichnet die Bezugszeichen 464 ein erstes Durchgangsloch,
bezeichnen die Bezugszeichen 465-a, 465-b gemeinsame
Anschlüsse,
bezeichnen die Bezugszeichen 466 bis 472 zweite
bis achte Durchgangslöcher,
bezeichnen die Bezugszeichen 473, 474 erste und
zweite Abschirmleiter und bezeichnen die Bezugszeichen 475 bis 480 erste
bis sechste aufgeteilte Ausgangsanschlüsse.
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Mit
dieser Konfiguration wird genau so wie in dem Fall des Vierfachleistungsteilers
ein von dem Eingangsanschluss 451 eingegebenes Signal aufgeteilt
und über
das erste Durchgangsloch 464 an sechs Viertelwellenlängeleitungen 452 bis 457 weitergegeben.
Ferner sind die anderen Enden der Viertelwellenlängeleitungen 452 bis 457 mittels
der ersten bis sechsten Isolierwiderstände 458 bis 463 mit dem
gemeinsamen Anschluss 465-a und dem gemeinsamen Anschluss 465-b verbunden,
der über das
zweite Durchgangsloch 466 mit dem gemeinsamen Anschluss 465-a verbunden
ist. Die Isolierwiderstände 460, 461 für die dritte
Leitermusterschicht werden zu der ersten Leitermusterschicht über das dritte
bzw. das vierte Durchgangsloch 467, 468 heraus
geführt
und mit dem gemeinsamen Anschluss 465-a verbunden. Obgleich
der dritte und der vierte Isolierwiderstand 460, 461 in
der obigen Beschreibung zu der ersten Leitermusterschicht heraus
geführt
werden, kann derselbe Schaltkreis erreicht werden, wenn die Widerstände zu der
fünften
Leitermusterschicht heraus geführt
werden und mit dem gemeinsamen Anschluss 465-b verbunden
werden.
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Durch
Erweiterung dieser Struktur kann ferner ein Leistungsteiler mit
einer gegebenen Anzahl von Aufteilungen gebildet werden. Mit dieser
Struktur kann ebenso wie in dem Fall, in dem der Vierfachleistungsteilers
nach der zweiten Ausführungsform
verwendet wurde, ein Hochleistungsverstärker mit einer großen Aufteilungszahl
kleiner gemacht werden und die Anzahl seiner Komponenten kann reduziert
werden, wodurch die Effizienz des Leistungsverstärkers weiter verbessert werden
kann.
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Wie
oben beschrieben, werden in dem Hochleistungsverstärker die
Leistungsteilerschaltkreise und ihre Balune auf einer dielektrischen
Vielschichtplatine gebildet, wodurch Vorteile dadurch geboten werden,
dass die Anzahl der Komponenten reduziert werden kann und die Schaltkreise
drastisch kleiner gemacht werden können, im Gegensatz zu konventionellen
Leistungsteilerschaltkreisen und Balunen, die im Ausmaß größer sind.
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Der
Teiler (Kombinierer) und der Balun des Hochleistungsverstärkerschaltkreises
wie auch jene des konventionellen Hochleistungsverstärkerschaltkreises
sind unabhängig
voneinander gebildet.
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Statt
der unabhängigen
Bildung ist jedoch wünschenswert,
dass ein Balun-Schaltkreis mit den Funktionen eines Teilers (Kombinierers)
ausgeführt wird.
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(Dritte Ausführungsform)
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6 ist
eine Darstellung, welche die Konfiguration eines Baluns zeigt. Mit
Bezug auf 6 bezeichnen die Bezugszeichen 1010, 1020 erste
und zweite dielektrische Schichten, bezeichnet das Bezugszeichen 1030 eine
Eingangsleitung, bezeichnet das Bezugszeichen 1040 eine
Hauptleitung, bezeichnen die Bezugszeichen 1050, 1060 erste
und zweite Koppelleitungen, bezeichnen die Bezugszeichen 1070, 1080 erste
und zweite Ausgangsleitungen, bezeichnen die Bezugszeichen 1090, 1100 erste
und zweite Durchgangslöcher
und bezeichnen die Bezugszeichen 1110 bis 1030 erste
bis dritte Erdungsleiter. Es wird unterstellt, dass die ersten bis
dritten Erdungsleiter 1110 bis 1130 über Durchgangslöcher oder Ähnliches
(nicht gezeigt) elektrisch miteinander verbunden sind. Unter den
oben angeführten
Elektroden und Leitungen bilden die Elektroden und Leitungen, die
auf derselben Ebene angeordnet sind, jede dieser Schichten bilden,
und diese Schichten korrespondieren mit den Leitermusterschichten.
Diese Leitermusterschichten sind abwechselnd mit der ersten und
der zweiten dielektrischen Schicht gestapelt, um die Vielschichtplatine
zu bilden.
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Der
Betrieb des Balun mit der oben angegebenen Konfiguration wird im
Folgenden beschrieben.
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Wenn
ein Funkfrequenzsignal in die Eingangsleitung 1030 eingegeben
wird, tritt eine elektromagnetische Kopplung zwischen der Hauptleitung 1040 und
der ersten Kopplungsleitung 1050 und zwischen der Hauptleitung 1040 und
der zweiten Koppelleitung 1060 auf, da die erste und die
zweite Koppelleitung 1050, 1060 nahe zu der Hauptleitung 1040 angeordnet
sind. Wenn die zwei Koppelleitungen denselben Kopplungsgrad haben,
wird das Funkfrequenzsignal gleichmäßig geteilt und zu der ersten und
der zweiten Koppelleitung 1050, 1060 übertragen.
Das aufgeteilte Signal wird ferner in zwei gleiche Signale aufgeteilt
und die zwei Signale werden an die zwei Leitungen des ersten Ausgabeleitungspaares 1070 weitergegeben,
welches jeweils mit den zwei Enden der ersten Koppelleitung 1050 verbunden sind.
Die zwei Signale sind um 180 Grad zueinander phasenversetzt. Auf
dieselbe Weise werden auch zwei gleichmäßig aufgeteilte Funkfrequenzsignale mit
einem Phasenversatz von 180 Grad zueinander jeweils an die zwei
Leitungen des zweiten Ausgabeleitungspaares 1060 weitergegeben.
Mit anderen Worten: der in 6 gezeigte
Balun-Schaltkreis hat die Funktion eines Zweifachleistungsteilers
wie auch die Funktion eines Baluns. Zusätzlich wird der Kopplungsgrad
zwischen der Hauptleitung 1040 und der ersten und der zweiten
Koppelleitung 1050, 1060 in Abhängigkeit
von der dielektrischen Konstante und Dicke der ersten dielektrischen
Schicht zwischen der Hauptleitung 1040 und der ersten und
der zweiten Koppelleitung 1050, 1060 und den Breiten
der Hauptleitung 1040 und der ersten und der zweiten Koppelleitung 1050, 1060 bestimmt.
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Mit
der in 6 gezeigten Konfiguration kann der Schaltkreis
drastisch kleiner gemacht werden im Vergleich zu der Konfiguration,
in welcher der Teiler (Kombinierer) und der Balun unabhängig voneinander
gebildet sind.
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Es
wurde beschrieben, dass in der oben angegebenen Ausführungsform
zwei Koppelleitungen verwendet werden, und dass der Balun nach der
vorliegenden Ausführungsform
eine Zweifachleistungsteilerfunktion hat. Zusätzlich zu diesen Konfigurationen
kann jedoch auch eine Balun-Schaltkreis mit drei oder mehr Koppelleitungen
und einer N-fachteilerfunktion verwendet werden.
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Ferner
wurde beschrieben, dass die zwei Koppelleitungen nach der vorliegenden
Ausführungsform
auf derselben Leitermusterschicht gebildet sind. Zusätzlich zu
dieser Konfigurati on können jedoch
die zwei Koppelleitungen getrennt auf unterschiedlichen Leitermusterschichten
anders als die Leitermusterschicht gebildet werden, auf welcher
die Hauptleitung gebildet ist.
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Ferner
wurde beschrieben, dass die Hauptleitung nach der vorliegenden Ausführungsform
der nur auf einer Leitermusterschicht gebildet ist. Jedoch kann
die Hauptleitung über
eine Vielzahl von Leitermusterschichten gebildet sein.
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Darüber hinaus
wurde beschrieben, dass der Kopplungsgrad zwischen der Hauptleitung
und einer der zwei Koppelleitungen derselbe ist wie derjenige zwischen
der Hauptleitung und der anderen Koppelleitung. Jedoch können unterschiedliche
Kopplungsgrade verwendet werden, um einen Balun zu bilden, der eine
unsymmetrische Teilerfunktion hat.
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(Vierte Ausführungsform)
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Als
Nächstes
wird eine vierte Ausführungsform
mit Bezug auf die begleitende Zeichnung beschrieben. 7 ist
eine Darstellung, die einen Balun nach der vierten Ausführungsform
zeigt. Mit Bezug auf 7 bezeichnen die Bezugszeichen 2010 bis 2040 erste
bis vierte dielektrische Schichten, bezeichnet das Bezugszeichen 2050 eine
Eingangsleitung, bezeichnen die Bezugszeichen 2060, 2070 erste
und zweite Hauptleitungsabschnitte, bezeichnen die Bezugszeichen 2080, 2090 erste
und zweite Koppelleitungen, bezeichnen die Bezugszeichen 2100, 2110 erste
und zweite Ausgabeleitungspaare, bezeichnen die Bezugszeichen 2120 bis 2160 erste
bis fünfte
Durchgangslöcher
und bezeichnen die Bezugszeichen 2170 bis 2210 erste
bis fünfte
Erdungsleiter. Es wird unterstellt, dass der erste bis fünfte Erdungsleiter über Durchgangslöcher oder Ähnliches (nicht
gezeigt) elektrisch miteinander verbunden sind. Unter den oben aufgeführten Elektroden
und Leitungen bilden die Elektroden und Leitungen, die auf derselben
Ebene angeordnet sind, jede der Schichten, und diese Schichten korrespondieren
mit den Leitermusterschichten. Diese Leitermusterschichten sind
abwechselnd mit der ersten bis vierten dielektrischen Schicht 2010 bis 2040 gestapelt,
um die Vielschichtplatine zu bilden. Zusätzlich bilden die ersten und
zweiten Hauptleitungsabschnitte 2060, 2070 und
das zweite Durchgangsloch 2130, das für die Verbindung des ersten
Hauptleitungsabschnitts mit dem zweiten Hauptleitungsabschnitt verwendet wird,
die Hauptleitung. Es wird unterstellt, das der Kopplungsgrad zwischen
dem ersten Hauptleitungsabschnitt 2060 und der ersten Koppelleitung 2080 derselbe
ist wie derjenige zwischen dem zweiten Hauptleitungsabschnitt 2070 und
der zweiten Koppelleitung 2090.
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Der
Betrieb des Baluns mit der oben angegebenen Konfiguration ist derselbe
wie der nach der dritten Ausführungsform.
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Bei
der in 7 gezeigten Konfiguration kann die Montagefläche des
Balun-Schaltkreises kleiner gemacht werden als die des Balun-Schaltkreises
nach der dritten Ausführungsform,
in der die ersten und zweiten Koppelleitungen auf derselben Ebene
gebildet werden.
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Es
wurde beschrieben, dass in der oben angegebenen Ausführungsform
zwei Koppelleitungen verwendet werden, und dass der Balun nach der
vorliegenden Ausführungsform
eine Zweifachteilerfunktion hat. Jedoch kann zusätzlich zu diesen Konfigurationen
ein Balun-Schaltkreis
mit drei oder mehr Koppelleitungen und einer N-fachteilerfunktion
verwendet werden. In diesem Fall kann eine Vielzahl von Hauptleitungsabschnitten
auf derselben Leitermusterschicht angeordnet sein, wobei die mehreren Hauptleitungsabschnitte
nicht miteinander auf der Leitermusterschicht verbunden zu sein
brauchen.
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Ferner
wurde in der oben angegebenen Ausführungsform beschrieben, dass
nur eine Koppelleitung auf einer Leitermusterschicht gebildet ist.
Jedoch können
zusätzlich
zu dieser Konfiguration zwei oder mehrere Koppelleitungen auf einer
Leitermusterschicht gebildet sein.
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Ferner
wurde in der oben angegebenen Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung beschrieben, dass die Hauptleitungsabschnitte und die
Koppelleitungen alle auf unterschiedlichen Leitermusterschichten
gebildet sind. Jedoch kann ein Hauptleitungsabschnitt und eine Koppelleitung,
die miteinander nicht verbunden sind, auf derselben Leitermusterschicht
gebildet sein können.
Bei dieser Konfiguration kann die Anzahl der dielektrischen Schichten
und die Anzahl der Leitermusterschichten, die aufeinander gestapelt
werden, reduziert sein.
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Darüber hinaus
wurde beschrieben, dass der Kopplungsgrad zwischen einer der zwei
Hauptleitungsabschnitte und einer der zwei Koppelleitungen derselbe
ist wie derjenige zwischen dem anderen Hauptleitungsabschnitt und
der anderen Koppelleitung. Jedoch können unterschiedliche Kopplungsgrade
verwendet werden, um einen Balun mit einer unsymmetrischen Teilerfunktion
zu bilden.
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(Fünfte Ausführungsform)
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Als
Nächstes
wird eine dritte Ausführungsform
mit Bezug auf die begleitende Zeichnung beschrieben. 8 ist
eine Darstellung, die einen Balun nach der fünften Ausführungsform zeigt. Mit Bezug auf 8 bezeichnen
die Bezugszeichen 3010 bis 3050 erste bis fünfte dielektrische
Schichten, bezeichnet das Bezugszeichen 3060 eine Eingangsleitung,
bezeichnen die Bezugszeichen 3070, 3080 erste
und zweite Hauptleitungsabschnitte, bezeichnen die Bezugszeichen 3090, 3100 erste
und zweite Koppelleitungen, bezeichnen die Bezugszeichen 3110, 3120 erste
und zweite Ausgabeleitungspaare, bezeichnen die Bezugszeichen 3130 bis 3170 erste
bis fünfte
Durchgangslöcher,
bezeichnen die Bezugszeichen 3180 bis 3220 erste
bis fünfte
Erdungsleiter und bezeichnet das Bezugszeichen 3230 eine
Abschirmleiterschicht. Es wird unterstellt, dass der erste bis fünfte Erdungsleiter über Durchgangslöcher oder Ähnliches
(nicht gezeigt) elektrisch mit der Abschirmleiterschicht 3230 verbunden
sind. Unter den oben aufgeführten
Elektroden und Leitungen bilden die Elektroden und Leitungen, die
auf derselben Ebene angeordnet sind, jede der Schichten, und diese Schichten
korrespondieren mit den Leitermusterschichten. Diese Leitermusterschichten
und die Abschirmleiterschicht 3230 sind abwechselnd mit
der ersten bis fünften
dielektrischen Schicht 3010 bis 3050 gestapelt,
um die Vielschichtplatine zu bilden. Zusätzlich bilden die ersten und
zweiten Hauptleitungsabschnitte 3070, 3080 und
das zweite Durchgangsloch 3140, das für die Verbindung des ersten Hauptleitungsabschnitts
mit dem zweiten Hauptleitungsabschnitt verwendet wird, die Hauptleitung.
Der Kopplungsgrad zwischen dem ersten Hauptleitungsabschnitt 3070 und
der ersten Koppelleitung 3090 ist derselbe wie derjenige
zwischen dem zweiten Hauptleitungsabschnitt 3080 und der
zweiten Koppelleitung 3100.
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Der
Betrieb des Balun mit der oben angegebenen Konfiguration ist derselbe
wie derjenige nach der dritten Ausführungsform, außer dem
Betrieb, der die Abschirmleiterschicht 3230 betrifft.
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Die
vorliegenden Ausführungsform
ist mit der Abschirmleiterschicht 3230 ausgerüstet, um
unnötiges
Koppeln des ersten Hauptleitungsabschnitts 3070 und des
zweiten Hauptleitungsabschnitts 3080, unnötiges Koppeln
zwischen dem ersten Hauptleitungsabschnitt 3070 und der
zweiten Koppelleitung und unnötiges
Koppeln zwischen dem zweiten Hauptleitungsabschnitt 3080 und
der ersten Koppelleitung 3090 zu verhindern.
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Es
wurde beschrieben, dass in der oben angegebenen Ausführungsform
zwei Koppelleitungen verwendet werden, und dass der Balun nach der
vorliegenden Ausführungsform
eine Zweifachteilerfunktion hat. Jedoch kann zusätzlich zu diesen Konfigurationen
ein Balun-Schaltkreis
mit drei oder mehr Koppelleitungen und einer N-fachteilerfunktion
verwendet werden kann. In diesem Fall kann eine Vielzahl von Hauptleitungsabschnitten
auf derselben Leitermusterschicht angeordnet sein, wobei die mehreren Hauptleitungsabschnitte
nicht miteinander auf der Leitermusterschicht verbunden zu sein
brauchen.
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Ferner
wurde in der oben angegebenen Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung beschrieben, dass nur eine Koppelleitung auf einer Leitermusterschicht
gebildet ist. Jedoch können
zusätzlich
zu dieser Konfiguration zwei oder mehrere Koppelleitungen auf einer
Leitermusterschicht gebildet sein.
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Ferner
wurde in der oben angegebenen Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung beschrieben, dass die Hauptleitungsabschnitte und die
Koppelleitungen alle auf unterschiedlichen Leitermusterschichten
gebildet sind. Jedoch kann ein Hauptleitungsabschnitt und eine Koppelleitung,
die miteinander nicht verbunden sind, auf derselben Leitermusterschicht
gebildet sein können.
Bei dieser Konfiguration kann die Anzahl der dielektrischen Schichten
und die Anzahl der Leitermusterschichten, die aufeinander gestapelt
werden, reduziert sein.
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Darüber hinaus
wurde beschrieben, dass der Kopplungsgrad zwischen einer der zwei
Hauptleitungsabschnitte und einer der zwei Koppelleitungen derselbe
ist wie derjenige zwischen dem anderen Hauptleitungsabschnitt und
der anderen Koppelleitung. Jedoch können unterschiedliche Kopplungsgrade
verwendet werden, um einen Balun mit einer unsymmetrischen Teilerfunktion
zu bilden.
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Ferner
wurde beschrieben, dass der Abschirmleiter nach der oben angegebenen
Ausführungsform
auf der gesamten Oberfläche
einer Leitermusterschicht gebildet ist. Jedoch kann zusätzlich zu dieser
Konfiguration ein Abschirmleiter auf einer Vielzahl von Leitermusterschichten
gebildet sein, oder kann auf einem Teil eines Leitermusterschicht
gebildet sein, auf der andere Elektroden gebildet sind, vorausgesetzt
dass der Abschirmleiter auf einer Leitermusterschicht angeordnet
ist, die zwischen mindestens zwei der mehreren Leitermusterschichten
liegt, auf denen die Hauptleitung angeordnet ist.
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Darüber hinaus
wurde beschrieben, dass in den oben angeführten dritten bis fünften Ausführungsformen
alle Abschnitte der Hauptleitung und der Koppelleitungen aus geraden
Linien gebildet sind. Zusätzlich
zu diesen Konfigurationen kann jedoch ein Teil der oder alle Leitungen
aus gekurvten Linien gebildet sein, vorausgesetzt, dass ein Teil
der Hauptleitung und einer Koppelleitung in einer sich gegenüberliegenden
Beziehung zueinander ausgelegt sind, so dass sie sich einander in
einer Richtung senkrecht zu der Oberfläche der Leitermusterschichten überlagern,
wie die Beziehung zwischen dem Teil 7040 der in 9 gezeigten
Hauptleitung und der Koppelleitung 7050. Zusätzlich kann
ein Teil der Hauptleitung und einer Koppelleitung, die in einer
gegenüberliegenden
Beziehung stehen, so angeordnet sein, dass sie sich einander überlagern,
wenn die Koppelleitung nur in einer Richtung senkrecht zu der Längsrichtung
der Hauptleitung bewegt wird, nicht aber gedreht wird, wie die Beziehung
zwischen dem in 10 gezeigten Teil 8040 der
Hauptleitung und der Koppelleitung 8050. Kurz gesagt: die
Koppelleitung, die der Hauptleitung gegenüberliegt, sollte nur so in
der Leitermusterschicht anders als die Leitermusterschicht angeordnet
sein, auf welcher der Teil der Hauptleitung angeordnet ist, um mit
dem Teil der Hauptleitung elektromagnetisch zu koppeln, welche der
Koppelleitung gegenüberliegt.
Jedoch ist der Kopplungsgrad in dem Fall, in dem die Koppelleitung so
angeordnet ist, dass sie den Teil der Hauptleitung überlagert,
wenn die Koppelleitung in einer Richtung senkrecht zu der Längsrichtung
des Teils der Leitung bewegt aber nicht gedreht wird, kleiner als
in dem Fall, in dem die Koppelleitung den Teil der Hauptleitung
in einer Richtung senkrecht zu der Oberfläche der Leitermusterschicht
vollständig überlagert.