JP2003168948A

JP2003168948A - 多層型インダクタンス・キャパシタンス共振式平衡不平衡変成器

Info

Publication number: JP2003168948A
Application number: JP2001355778A
Authority: JP
Inventors: Keibun To; 敬文湯
Original assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Current assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Priority date: 2001-11-21
Filing date: 2001-11-21
Publication date: 2003-06-13

Abstract

(57)【要約】【課題】多層型インダクタンス・キャパシタンス共振式
平衡不平衡変成器を提供する。【解決手段】該変換器には、多層型ＬＣ共振空胴を有
し、該ＬＣ共振空胴の等価回路には少なくとも１本の垂
直カップリング・ライン、１本の伝導線及び一つキャパ
シタンスを有する。ＬＣ共振空胴の第１好ましい実施例
は基本的に２本垂直カップリング・ライン、１本伝導線
及び並列する１個のキャパシタンスにより構成される。
第２好ましい実施例は基本的に１本カップリング・ライ
ンをそれぞれ１個キャパシタンスに並列してから、それ
ぞれ両端に一つの伝導線を直列することによって構成さ
れる。ＬＣ共振空胴、多層化、及び曲折カップリング伝
導線方式を組み合わせることによって、大幅にエレメン
ト・サイズを縮小させ、操作周波帯を広め、及び低誘電
材料を使用して作れる等の長所が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は平衡不平衡変成器(b
alance to unbalance balun)に係り、特に多層型インダ
クタンス・キャパシタンス共振式バラン（multilayer L
C resonance balun）に係るものである。この変成器は
小型チップサイズのエレメントの製造に適し、無線ロー
カル・ネットワーク(wireless local network)及び個人
用通信設備に応用される。

【０００２】

【従来の技術】平衡不平衡変成器はアンバランスド・フ
レーム又は信号をバランスド・フレーム又は信号に整合
するのに用いられる装置である。バランスド信号の特性
は二つの大きさが同じ、位相差（phase difference）が
１８０°である信号である。多くのアナログ回路には往
々にしてバランスドの入力と出力が必要であり、依って
ノイズを減らし、高調波の発生を改善し、回路のダイナ
ミック・レンジも高められる。

【０００３】バラン変換器の種類が多いが、主に自発式
（active）と受動式（passive）に分けられる。普通、
受動式バラン変換器は集中式（lumped-type）、コイル
式(coil-type)及び分布式（distributed-type）の三種
類に分けられる。集中式は集中式キャパシタンス及びイ
ンダクタンスを利用することにより、抵抗マッチングに
使えられ、一方１８０°の位相差及び同等信号大きさの
均衡が得られる。この集中式バラン変換器のサイズは小
さく、軽便であるが、操作の周波帯が狭く、且つその位
相差及び信号大小の均衡を維持することが難しい。コイ
ル式バラン変換器は幅広く低周波帯及びＵＨＦ（ultra
high frequency）周波帯に使われているが、ＵＨＦ周波
帯を超える周波帯に使うと過大な消耗が生じ、且つ縮小
化程度は最大限度に至った。分布式バラン変換器は主に
１８０°混成型(hybrid)及びマーチャンド式（Marchan
d）の２種類である。１８０°混成型バラン変換器は常
にマイクロ・ウエーブに使い、すばらしい周波帯操作の
特性があるが、しかし、無線周波（radio frequency, R
F）に使う時には、周波数は２００ＭＨｚから数ＧＨｚ
の間であった。それが数本の1／４波長の伝導線により
構成されたので、往々にしてサイズが大きく、譬え曲折
方式（meander）を使用しても、大いにその面積を縮小
することができず、又パワー・分割器及び1対のサイズ
異なる伝導線を利用しても、そのサイズはやはり大きす
ぎる。

【０００４】現在、よく使うマーチャンド式バラン変換
器は二本1／４波長のカップリング・ラインにより構成
されていて、図１の如く。このようなバラン変換器はか
なり大きい使用周波帯を持ち、位相バランスが良いばか
りでなく、パワーの分配も良く。一般に言うと、このよ
うなマーチャンド式バラン変換器が使用されている伝導
線はかなり大きいカップリング度がなければ、その周波
帯使用が良くならないので、したがって面積を占めない
垂直カップリング方式（broadside coupling）を選択し
て使用され、しかも曲折方式を利用し、それを縮小し
て、無線周波に応用され、又、高誘電係数の材料を利用
してそれを縮小化する。

【０００５】米国特許５,４９７,１３７号文献の中に、
一種のチップ型変換器（chip typetransformer）を発表
した。図２の如く。該チップ型変換器には一つの積層薄
板（laminate）２００が有り、該積層薄板には第１から
第５の誘電基板（dielectric substrate）214a〜214eが
有り、この５個基板を積み上げて成し遂げる（superimp
osed one on the other）。第１誘電基板214aの主表面
（main surface)に一つの接地電極(earth electrode)21
6を形成し、第５誘電基板214eの主表面(mainsurface)に
も一つの接地電極２３０を形成する。第２誘電基板214b
の主表面に一つの連接電極（connecting electrode）２
２０を形成し、第３誘電基板214cの主表面に一つの第１
帯線（strip line）２２２を形成し、該第１帯線２２２
は第１螺旋部(spiral portion)２２４a及び第２螺旋部
２２４bにより構成され、第４誘電基板214dの主表面に
一つの第２帯線２２６及び第３帯線２２８を形成し、該
第２帯線２２６及び第３帯線２２８はそれぞれ第１帯線
２２２の第１螺旋状部２２４a及び第２螺旋状部２２４b
と電磁性的に連接する（electromagnetically connecte
d）。該チップ型変換器の構造は垂直カップリングの方
式を取り、それに高誘電係数の材料を利用することによ
り縮小化される。但し、低誘電係数の材料にしてはエレ
メントをチップ型に縮小することはできない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は以上述べたよ
うな従来のバラン変換器の欠点を克服することにある。
主な目的の一つは多層型ＬＣ共振式平衡不平衡変成器を
提供することであり、該多層型ＬＣ共振式平衡不平衡変
成器には一つの多層型ＬＣ共振空胴を有し、該ＬＣ共振
空胴の等価回路には少なくとも１本の垂直カップリング
・ライン、１本の伝導線及び一つキャパシタンスを有す
る。

【０００７】該多層型ＬＣ共振式平衡不平衡変成器はＬ
Ｃレ共振空胴、多層化、及び曲折カップリング伝導線の
方式を総合して、大幅にエレメントのサイズを縮小化さ
れたものである。しかも低誘電係数の材料を使用するこ
とにより、エレメント特性の安定性を維持することがで
きる。

【０００８】本発明のカップリング伝導線は幾何的構造
において、構造の中心点に対して全く対称しているの
で、素晴らしい位相及び振幅の均衡度が有り、且つ適当
にカップリング・ラインとキャパシタンスとの比例を調
整すれば、平衡端子に適当な抵抗マッチングを得られ
る。本発明の変換器は無線ローカル・ネット・ワーク及
び個人用通信設備に適用される。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明には二種類の好ま
しい実施例がある。第１種実施例の等価回路は２本のカ
ップリング・ライン(coupled line)、１本の伝導線及び
並列したキャパシタンスにより構成されている。適当に
この等価回路の並列キャパシタンス値を増加すれば、更
にエレメントの設計サイズを縮小される。又、キャパシ
タンスを垂直カップリング伝導線の上又は下に移動し、
多層回路フレームの特徴を充分に生かして、大幅にエレ
メントのサイズを縮小される。

【００１０】第２種実施例の等価回路は１本のカップリ
ング・ラインにてそれぞれ一つのキャパシタンスと並列
した後、両端にそれぞれ１本の伝導線と直列することに
より構成されている。その中、等価１／４波長伝導線Ｌ
Ｃ共振空胴が非平衡端子と連接し、等価１／２波長伝導
線ＬＣ共振空胴が平衡端子と連接する。ＬＣ共振空胴の
原理を充分に生かして、サイズを縮小する目的が達せら
れる。平衡端子の抵抗マッチング及び振幅と位相の均衡
度については、等価１／２波長ＬＣ共振空胴及び二つの
伝導線の長さを適当に設計することにより得られる。

【００１１】又、小型チップ・サイズのエレメントを作
る時には、本発明の多層型ＬＣ共振式平衡不平衡変成器
のカップリング・ラインの線巻き方式は、螺旋式(spira
l)、曲折式(meander)、波浪式(sinusoidal)、及び鋸歯
式(triangular)等多種類の方法を採ることができる。

【００１２】以上述べた２種類の実施例の効果について
は、その信号振幅(amplitude)及び位相均衡特性を模擬
し、並びに測量した結果、操作周波数２．４４ＧＨｚ及
び操作周波帯２００ＭＨｚのもとで、その振幅差は２ｄ
Ｂ以内、位相差も５度以内であった。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の
実施の形態を説明する。

【００１４】図３は本発明ＬＣ共振式平衡不平衡変成器
のＬＣ共振空胴の第一好ましい実施例の等価回路説明図
である。図３のように、該ＬＣ共振空胴３００等価回路
は基本的に1／４波長より小さい2本の垂直カップリング
・ライン３０１（ライン３０１ａ及びライン３０１ｂ
含）、３０２（ライン３０２ａ及びライン３０２ｂ含）
と、１本の伝導線３０３及び並列したキャパシタンス３
０４により構成されている。カップリング・ライン３０
１の３０１b及びカップリング・ライン３０２の３０２
ｂはそれぞれ両端があり、それぞれ平衡端子と接地端子
７７７と連接する。図３のように、ライン３０１ｂ及び
ライン３０２ｂはそれぞれ金属線３１３ａと金属線３１
３ｂにて、平衡端子３１２ａと平衡端子３１２ｂと連接
し、金属線３１３ａと金属線３１３ｂの端点はそれぞれ
平衡端子３１２ａと平衡端子３１２ｂである。挿入した
伝導線３０３の両端はそれぞれ両帯線３１４ａ、３１４
ｂにてカップリング・ライン３０１の３０１ａ及びカッ
プリング・ライン３０２の３０２ａと連接する。非平衡
端子３１１は一つの入力端子であり、帯線３０６によ
り、その中の１本のカップリング・ラインと連接する。
例えば３０２中の３０２ａ線のように連接する。多層構
造においてキャパシタンス３０４と接地端子７７７との
間に余分の漂遊容量が生じる。

【００１５】カップリング伝導線の幾何的構造におい
て、構造の中心点に対して全く左右に対称しているの
で、素晴らしい位相及び振幅の均衡度が有り、且つ適当
にカップリング・ラインとキャパシタンスとの比例を調
整すれば、平衡端子に適当な抵抗マッチングを得られ
る。実際応用においては、本実施例の垂直カップリング
・ラインは対称型或いは非対称型の構造であり、挿入し
た伝導線はキャパシタンス性、或いはインダクタンス性
伝導線である。該伝導線は平衡端子のバランス度を増加
する一方、平衡端子の抵抗特性が複数形態の場合には、
非平衡端子から平衡端子への複数抵抗をマッチングでき
る。該ＬＣ共振空胴の等価回路は数本の垂直カップリン
グ・ラインに誘導でき、数個キャパシタンスと並列す
る。

【００１６】図４は図３より誘導された数本の垂直カッ
プリング・ライン及び並列数個キャパシタンスのＬＣ高
真空胴等価回路の説明図である。左右両本カップリング
・ライン３０１と３０２との間に挿入した伝導線の左右
両側に数本のカップリング・ラインが誘導された。一つ
の点線ブロックは１本のカップリング・ラインを表し、
本毎のカップリング・ラインは第１線部分（first line
portion）と第２線部分(second line portion)により
構成され、第１線部分と第２線部分にはそれぞれ両端が
有る。伝導線３０３の左側のカップリング・ライン３２
iの第１線部分はその隣のカップリング・ラインの第１
部分と連接し、第２線部分はその隣のカップリング・ラ
インの第２部分と連接し、伝導線の右側のカップリング
・ライン３２ｊも同様である。非平衡端子３１１は帯線
３０６により最左側のカップリング・ライン３２１の第
１線部分３２１aと連接し、最左側のカップリング・ラ
イン３２１の第２線部分３２１bの左端は接地端子７７
７と連接する。最左側のカップリング・ライン３２１第
１線部分３２１aの左端と最右側のカップリング・ライ
ン３２０の第１線部分３２０aの右端との間には多数の
キャパシタンスＣ_１−Ｃnを並列する。最右側のカップ
リング・ライン３２０第２線部分３２０bの右端は接地
端７７７と連接する。この並列する多数のキャパシタン
スＣ_１−Ｃnも接地端子７７７との間に余分の漂遊容量
が生じる。

【００１７】本発明において、適当に等価回路の並列キ
ャパシタンス値を増加すれば、更にエレメントの設計サ
イズを縮小することができる。又、左右対称するフレー
ムの中の半分を上に移動させて上下対称のフレームに
し、キャパシタンスを垂直カップリング伝導線の上又は
下に移動し、平衡端子は穿孔方法にて別の誘電層に至
り、積上げ層は真中と対称する方法で均一に上下に延伸
し、多層回路フレームの特徴を充分に生かして、大幅に
エレメントのサイズを縮小させることができる。図9〜
図10を参照しつつ詳しく説明する。

【００１８】図5は本発明のＬＣ共振式平衡不平衡変成
器におけるＬＣ共振空胴の好ましい第２実施例の等価回
路説明図である。図5のように、該ＬＣ共振空胴４００
の等価回路には１本の垂直カップリング・ライン４０１
（４０１a線と４０１b線含）と並列する１個キャパシタ
ンス４０３及び並列するキャパシタンス４０４寄り構成
する。その内、キャパシタンス４０３の両端はそれぞれ
線４０１ａ両端の伝導線４１１a及び４１１bと直列し、
キャパシタンス４０４の両端はそれぞれ線４０１b両端
の伝導線４１２a及び４１２bと直列する。伝導線の全長
が１／４波長より遥かに短くなるように、LC共振空胴の
線４０１aの一端は伝導線４１１aを介して非平衡端子４
１３と連接し、その他端は伝導線４１１bを介して接地
端子７７７と連接している。また、伝導線の全長が１／
２波長より遥かに短くなるように、もう一つのLC共振空
胴の線４０１bの両端は伝導線４１２aと伝導線４１２b
を介して両平衡端子４１４aと４１４bとそれぞれ連接し
ている。キャパシタンス４０３とキャパシタンス４０４
が接地端子７７７との間に余分の漂遊容量が生じる。

【００１９】本発明はＬＣ共振空胴の原理を充分に利用
することによって、サイズを縮小する目的が達成する。
更に、両伝導線４１２aと４１２bの長さを適当に設計す
れば、平衡端子の抵抗マッチング及び振幅と位相の均衡
度も得られる。実際応用においては、本実施例の垂直カ
ップリング・ラインは対称型或いは非対称型の構造であ
り、該ＬＣ共振空胴の等価回路は数本の垂直カップリン
グ・ラインを誘導でき、数個キャパシタンスと並列す
る。

【００２０】図6は図5より誘導された数本の垂直カップ
リング・ラインの等価回路の説明図である。図6のよう
に、１本カップリング・ライン４０１の外、数本カップ
リング・ラインを誘導した。その他の電気連接方式は図
5と同じ。図6中、点線ブロックには１本のカップリング
・ラインを表し、本毎のカップリング・ラインは第１線
部分（first line portion）と第２線部分(second line
portion)により構成され、第１線部分と第２線部分に
はそれぞれ両端が有る。カップリング・ライン毎の第１
線部分はその隣のカップリング・ラインの第１部分と連
接し、第２線部分はその隣のカップリング・ラインの第
２部分と連接する。等価回路は数本の垂直カップリング
・ライン及び並列数個キャパシタンス４０３−１〜４０
３−ｍによりなり、しかもそれぞれ最左カップリング・
ラインおよび最右カップリング・ラインの第１線部分左
右両端の伝導線４１１a、４１１bと直列し、又並列数個
キャパシタンス４０４１〜４０４ｎ、それぞれ最左カッ
プリング・ラインおよび最右カップリング・ラインの第
２線部分左右両端の伝導線４１２a、４１２bと直列する
ことによって構成されている。又多層回路フレームの特
徴を充分に生かして、キャパシタンスを垂直カップリン
グ・ライン伝導線の上、又は下に移動させ、大幅にエレ
メント・サイズを縮小させる。図11にて詳しく説明す
る。これらの並列するキャパシタンス４０３−１~４０
３−ｍと４０４−１~４０４−ｎも接地端子７７７との
間に余分の漂遊容量が生じる。

【００２１】本発明のカップリング・ラインの線巻き方
式は、多種類の曲折延伸の実施例がある。図7のa、ｂ〜
図８のｃ、ｄは本発明における４種類のカップリング・
ラインの線巻き方式である。それぞれ螺旋式、曲折式、
波浪式、及び鋸歯式である。これらの線巻き方式を利用
することにより、エレメントの平面とサイズを短縮する
ことができる。

【００２２】図９〜図１０は図３〜図４と関連する等価
回路であり、これは、多層回路フレームの特徴を利用し
て等価回路の並列キャパシタンス値を増加し、その中２
本垂直カップリング・ラインはひとつのキャパシタンス
と並列し、且つ螺旋式にて線巻きをする。図９中、キャ
パシタンスは垂直カップリング・ラインの左側に置き、
図１０中、キャパシタンスは垂直カップリング・ライン
の下に置く。垂直カップリング・ラインの長さを伸して
変換器の周波操作幅を増すために、図9と図10に穿孔方
法にてバランスド端子を別の層に移動させる。

【００２３】図９中、該平衡不平衡変成器には第１から
第８までの誘電層（dielectric layer）６１２ａ〜６１
２ｈを含み、該８層誘電層は積み上げることによりな
り、第１及び第８両外層（６１２aと６１２h）の主表面
(main surface)はそれぞれ第１及び第２接地面(ground
plane)であり、即ち斜線部分であるが、この接地面は金
属材質の片材を使用する。第２誘電層６１２bの主表面
に一つ穿孔（via-hole）６１５a及び第１出力端子６２
０aを形成し、該第１出力端子６２０aの範囲(range)
は、該主表面の真中から右上側の縁に向き、該第７誘電
層６１２g主表面には第２穿孔６１５b及び第2出力端子
６２０bを形成し、該第２出力端子６２０bの範囲(rang
e)は、該主表面の真中から左上側の縁に向く。該第３誘
電層６１２cの主表面には該第１本カップリング・ライ
ンの第１線部分６２４aを形成し、該第線１線部分６２
４ａの範囲は主表面の真中から螺旋式巻き線にて主表面
の右側において形成する。該第６誘電層６１２fの主表
面には該第２本カップリング・ラインの第１線部分６２
６aを形成し、該第線１線部分６２６ａの範囲は主表面
の真中から螺旋式巻き線にて主表面の右側において形成
する。該第４誘電層６１２dの主表面には該第１本カッ
プリング・ラインの第２線部分6２４b、キャパシタンス
第１電極部分ＣＰ₁及び入力端子６３０を形成し、該第
２線部分６２４bの範囲は主表面の真中から螺旋式巻き
線にて主表面の右側に形成する。該キャパシタンス第１
電極部分ＣＰ₁は該第１カップリング・ライン（第１線
部分６２４ａ及び第２線部分６２４bによりなり）の左
側に置く。該第５誘電層６１２ｅの主表面には該第２カ
ップリング・ラインの第２線部分６２６ｂ及び該キャパ
シタンス第２電極部分ＣＰ_２を形成し、該第２線部分６
２６bの範囲は主表面の真中から螺旋式巻き線にて主表
面の右側に形成し、該キャパシタンス第２電極部分ＣＰ
_２は該第２カップリング・ライン（第１線部分６２６ａ
及び第２線部分６２６bによりなり）の左側に置く。実
際応用においては、キャパシタンスを垂直カップリング
・ラインの右側に置いてもいい。

【００２４】図１０中、キャパシタンスの両電極部分Ｃ
Ｐ₁及びＣＰ_２を垂直カップリング・ラインの下に置い
たので、図９の構造より３層誘電層が多く、合計１１層
誘電層６２４ａ〜６２４ｋを有する。多くなった３層誘
電層６２４ｈ〜６２４ｊは図９中の第７誘電層（第２出
力端子を含み）及び第８誘電層（第２接地層）の間に積
み上げたのである。誘電層６４２ｈは両穿孔を備えた第
３接地層である。誘電層６４２ｉの主表面にはキャパシ
タンスの電極部分ＣＰ_１を形成する。誘電層６４２ｊの
主表面にはキャパシタンスの第２電極部分ＣＰ_２を形成
する。螺旋式第１カップリング・ライン及び第２カップ
リング・ラインの線巻き範囲は主表面の中心から外へ全
主表面に広げてもいい。実際応用においては、キャパシ
タンスを垂直カップリング・ラインの上に置いても結構
である。

【００２５】図１１は、図5及び図6の等価回路におい
て、ＬＣ共振空胴の原理及び多層回路フレームの特性を
生かして、サイズ縮小の目的が達成する構成を示す図面
である。その中の第１キャパシタンス第１電極部分ＣＰ
は１本のカップリング・ラインの上に置き、第２キャパ
シタンスの第１電極部分ＣＰ_１及び第２キャパシタンス
の第２電極部分ＣＰ_２は該カップリング・ラインの下に
置き、且つ曲折線巻き方法を使用し、平衡端子もやはり
穿孔方法にて別の誘電層に移動する。本発明において
は、非平衡端子と連接するのは、等価１／４波長伝導線
のＬＣ共振空胴であり、平衡端子と連接するのは、等価
１／２波長伝導線のＬＣ共振空胴である。

【００２６】図１１中、該平衡不平衡変成器には第１か
ら第９までの誘電層７１２a〜７１２ｉを含み、該９層
誘電層は積み上げることによりなり、第１及び第９両外
層（７１２aと７１２ｉ）の主表面はそれぞれ第１及び
第２接地面となり、即ち斜線部分である。第１キャパシ
タンスの電極部分ＣＰ、第２キャパシタンスの第１電極
部分ＣＰ_１及び第２キャパシタンスの第２電極部分ＣＰ
_２はそれぞれ第２誘電層７１２ｂ、第７誘電層７１２ｇ
及び第８誘電層７１２ｈの主表面に形成され、１本カッ
プリング・ラインの第１線部分７２４ａ及び第２線部分
７２４ｂはそれぞれ第４誘電層７１２d及び第５誘電層
７１２ｅの主表面に形成され、又伝導線７３２ａ、７３
２ｂ、及び伝導線７４６はそれぞれ第５誘電層７１２ｅ
及び第２誘電層７１２ｂの主表面に形成される。実際応
用においては、図5中の伝導線４１１ｂは省略してもい
い。キャパシタンスとカップリング・ラインとの間に接
地層を加え、図１１では第３層と第４接地層を加え、即
ち、それぞれ第３誘電層７１２ｃ及び第６誘電層７１２
ｆであり、且つ第３誘電層７１２ｃ及び第６誘電層７１
２ｆの主表面に（即ち斜線で表示した接地面）それぞれ
穿孔７１５ａ及び両穿孔７１５ｂと７１５ｃとを形成す
る。

【００２７】本発明において、以上述べたカップリング
・ライン、誘電線、又接地層は、低消耗金属材料を使用
することができる。例えば銀（Ａｇ）、バラジュウム
（Ｐｄ）、金（Ａｕ）、又はニッケル（Ｎｉ）等。

【００２８】

【発明の効果】セラミック誘電常数εγ＝７．８及び中
心周波数ｆ_０＝２．４４ＧＨｚの設計環境のもとで、本
発明の２種類（図３、４及び図５、6）の多層回路フレ
ームにおける本発明のＬＣ共振式平衡不平衡変成器の効
果に対して分析する。２種類のフレームの返還ロス（re
turn loss）｜Ｓ_１１｜及び入力ロス｜Ｓ_２１｜と｜Ｓ
_３１｜の特性を計った結果、それぞれ図１２と図１４に
示す。中の横軸は変成器の操作周波数（ＧＨｚ）で、計
った周波数の範囲は２〜３ＧＨｚで、縦軸はＳパラメー
ター計った振幅値（ｄＢ）である。高周波回路におい
て、計った電圧と電流は一種の波（電圧波と電流波）で
あるので、計った値はその位置により違う。Ｓパラメー
ターを利用して一つのネットワークを表現する場合に
は、あらかじめ端子毎の連接した伝導線の特性抵抗を決
めなければならない。返還ロスは設計する周波数範囲内
（２．３４〜２．５４ＧＨｚ）においてー１０ｄＢより
小さい場合、即ち非平衡入力端子の抵抗はマッチングし
ていることを表明していて、従ってロスが非常に少な
い。Ｓ_２１とＳ_３１は入力ロスを代表し、設定す
る周波範囲内では、パワーが平均的に２端子に分配され
たので、それに材料消耗のため、その値はー３ｄＢより
小さく、ー３ｄＢはパワーが平均に分配されることによ
り2分の１に低下することを示している。即ち平衡出力
端子が大部分のパワーを受け取る。

【００２９】図１３及び図１５はそれぞれ第１種フレー
ム及び第２種フレームの両平衡出力端子信号の振幅と位
相差の誤差の測量結果を表し、中の横軸は変成器の操作
周波数（ＧＨｚ）を表し、縦軸はそれぞれ信号の振幅と
位相の誤差値を表す。図１２―図１５からわかるよう
に、操作周波２００ＭＨｚのもとで、その信号の振幅差
は２ｄＢ以内で、位相差も５度以内であった。

【００３０】以上述べたように、本発明のＬＣ共振式平
衡不平衡変成器は、ＬＣ共振空胴、多層化、及び曲折カ
ップリング伝導線の方式を総合して、従来の変成器の欠
点を克服するばかりでなく、大幅にエレメントのサイズ
を縮小され、操作周波帯が広く、且つ低誘電材料を使用
して作られる等の長所がある。従って、コストを減ら
し、エレメント製造の安定性を高め屡ことができる。微
小型チップに利用され、現代通信設備の軽、薄、短、小
の需用に応え、無線ローカル・ネットワーク及び個人用
通信設備に応用され、市場経済の効果が極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のマーチャンド式（Ｍａｒｃｈａｎｄ）平
衡不平衡変成器の説明図である。

【図２】従来のチップ型変成器の説明図である。

【図３】本発明のＬＣ共振空胴平衡不平衡変成器におけ
るＬＣ共振空胴の第１好ましい実施例の等価回路説明図
である。

【図４】図３から誘導された多本垂直カップリング・ラ
イン及び並列する多数キャパシタンスの説明図である。

【図５】本発明のＬＣ共振空胴平衡不平衡変成器におけ
るＬＣ共振空胴の第２好ましい実施例の等価回路説明図
である。

【図６】図５から誘導された多本垂直カップリング・ラ
イン、及び並列する多数キャパシタンスの説明図であ
る。

【図７】aは本発明カップリング・ラインの４種類線巻
き方法の中の螺旋式を示す図面であり、bは曲折式を示
す図面である。

【図８】ｃは波浪式を示す図面であり、ｄは鋸歯式を示
す図面である。

【図９】図３の等価回路において、多層回路フレームの
特徴を利用して該等価回路の並列キャパシタンス値を増
やし、１種類の螺旋式のカップリング・ライン線巻き方
法を示す図面である。

【図１０】図３の等価回路において、多層回路フレーム
の特徴を利用して該等価回路の並列キャパシタンス値を
増やし、もう１種類の螺旋式のカップリング・ライン線
巻き方法を示す図面である。

【図１１】図５の等価回路において、ＬＣ共振空胴の原
理及び多層回路フレームの特徴を利用して、そのサイズ
を縮小し、使用する曲折式カップリング・ラインの線巻
き方法を示す図面である。

【図１２】本発明の第１好ましい実施例における入力ロ
ス及び返還ロスの測量結果の説明図である。

【図１３】本発明第１好ましい実施例における両平衡出
力端子信号の振幅と位相差の測量結果の説明図である。

【図１４】本発明第２好ましい実施例における入力ロス
及び返還ロスの測量結果の説明図である。

【図１５】本発明第２好ましい実施例における両平衡出
力端子信号の振幅と位相差の測量結果の説明図である。

【符号の説明】

２００積層薄板２１４ａ〜２１４ｅ第１〜第５誘電基板２１６、２３０接地電極２２０連接電極２２２第１帯線２２４ａ第１螺旋状部分２２４ｂ第２螺旋状部分２２６第２帯線２２８第３帯線３０１カップリング・ライン（３０１ａ及び３０１
ｂ）３０２カップリング・ライン（３０２ａ及び３０２
ｂ）３０３伝導線３０４キャパシタンス３０６帯線７７７接地端子３１１平衡端子３１２ａ、３１２ｂ平衡端子３１３ａ、３１３ｂ金属線３１４ａ、３１４ｂ帯線３２０最右側カップリング・ライン３２ｊ右側カップリング・ライン３２０ａ最右側カップリング・ラインの第１線部分３２０ｂ最右側カップリング・ラインの第２線部分３２１最左側カップリング・ライン３２ｉ左側カップリング・ライン３２１ａ最左側カップリング・ラインの第１線部分３２１ｂ最左側カップリング・ラインの第２線部分Ｃ_１〜Ｃ_ｎキャパシタンス４０１カップリング・ライン（４０１ａ及び４０１
ｂ）４０３１〜４０３ｍ、４０３１〜４０３ｎキャ
パシタンス４１１ａ、４１１ｂ伝導線４１２ａ、４１２ｂ伝導線４１３平衡端子４１４a、４１４ｂ平衡端子６１２ａ〜６１２ｈ図９の第１〜第８誘電層６１５ａ第１穿孔６１５ｂ第２穿孔６２０ａ第１出力端子６２０ｂ第２出力端子６２４ａ第１カップリング・ラインの第１線部分６２４ｂ第１カップリング・ラインの第２線部分６２６ａ第２カップリング・ラインの第１線部分６２６ｂ第２カップリング・ラインの第２線部分６３０入力端子ＣＰ_１キャパシタンスの第１電極部分ＣＰ_２キャパシタンスの第２電極部分６４２ａ〜６４２ｋ図１０の第１〜第１１誘電層７１２ａ〜７１２ｉ図１１の第１〜第９誘電層７３２ａ、７３２ｂ伝導線７１５ａ、７１５ｂ、７１５ｃ穿孔ＣＰキャパシタンスの電極部分

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力端子と、第１及び第２の出力端子
と、それぞれ一定の形状があり、且つ第１線部分及び第
２線部分からなる少なくとも二本のカップリング・ライ
ンと、第１本カップリング・ラインと第２本カップリン
グ・ラインとの間に挿入され、両端を有し、一端は該第
１本カップリング・ラインの第１線部分と連接し、もう
一端は第２本カップリング・ラインの第１線部分と連接
する伝導線及び、少なくとも一つのキャパシタンスとか
らなる、無線通信伝送設備に適用するインダクタンス・
キャパシタンス共振式平衡不平衡変成器において、その
中の隣合っている二本のカップリング・ラインの第１線
部分は相互に連接し、第２線部分も相互に連接し、最前
及び最後のカップリング・ラインの第１線部分は少なく
とも一つのキャパシタンスと並列し、第２線部分は二つ
のアース端子と連接し、該第１及び第２の出力端子はそ
れぞれ該第１本及び第２本カップリング・ラインの第２
線部分と連接し、該入力端子は該最前或いは最後のカッ
プリング・ラインの第１線部分と連接することを特徴と
するインダクタンス・キャパシタンス共振式平衡不平衡
変成器。
【請求項２】カップリング・ラインの形状は螺旋状、
曲折状、波浪状、及び鋸歯状の一つであることを特徴と
する請求項１に記載のインダクタンス・キャパシタンス
共振式平衡不平衡変成器。
【請求項３】カップリング・ラインは低消耗金属材質
であることを特徴とする請求項１に記載のインダクタン
ス・キャパシタンス共振式平衡不平衡変成器。
【請求項４】伝導線は低消耗金属材質であることを特
徴とする請求項１に記載のインダクタンス・キャパシタ
ンス共振式平衡不平衡変成器。
【請求項５】変成器は多層誘電層構造及びインダクタ
ンス・キャパシタンス共振空胴の等価回路より構成さ
れ、且つ、平衡端子は穿孔を通る方式にて別の誘電層に
至ることを特徴とする請求項１に記載のインダクタンス
・キャパシタンス共振式平衡不平衡変成器。
【請求項６】多層誘電層構造は少なくとも７層の誘電
層を含み、該誘電層は上向きに積み重なり、該７層誘電
層は頂層から底層まで、順に依って第１誘電層から第７
誘電層と呼び、且つ誘電層毎に一つの主表面があり、該
７層の誘電層は、その主表面は一つの接地金属面である第１誘電層と、その主表面に一つの第１穿孔及び第１出力端子を形成す
る第２誘電層と、その主表面に第１本カップリング・ラインの第１線部分
を形成する第３誘電層と、その主表面に第１本カップリング・ラインの第２線部分
及び入力端子を形成する第４誘電層と、その主表面に第２本カップリング・ラインの第２線部分
を形成する第５誘電層と、その主表面に第２本カップリング・ラインの第１線部分
を形成する第６誘電層と、その主表面には一つの第２穿孔及び第２出力端子を形成
し、且つ一つの接地金属面を有する第７誘電層と、その中少なくとも一つのキャパシタンスが該第４又は第
５誘電層の主表面に形成されるとの構造であることを特
徴とする請求項５に記載のインダクタンス・キャパシタ
ンス共振式平衡不平衡変成器。
【請求項７】第２誘電層主表面の第１出力端子の範囲
は該主表面の真中から右上側の縁に向き、第３誘電層主
表面の該第１線部分の範囲は主表面の真中から該主表面
の右側に形成し、第４誘電層主表面の第２線部分の範囲
は主表面の真中から該主表面の右側に形成し、第５誘電
層主表面の第２線部分の範囲は主表面の真中から該主表
面の右側に形成し、第６誘電層主表面の第１線部分の範
囲は主表面の真中から該主表面の右側に形成し、第７誘
電層主表面の該第２出力端子の範囲は該主表面の真中か
ら左上縁に向き、且つ少なくとも一つのキャパシタンス
が第４又は第５誘電層の主表面の左側に形成することを
特徴とする請求項６のインダクタンス・キャパシタンス
共振式平衡不平衡変成器。
【請求項８】第２誘電層主表面の第１出力端子の範囲
は主表面の真中から左上側の縁に向き、第３誘電層主表
面の該第１線部分の範囲は主表面の真中から該主表面の
左側に形成し、第４誘電層主表面の第２線部分の範囲は
主表面の真中から該主表面の左側に形成し、第５誘電層
主表面の第２線部分の範囲は主表面の真中から該主表面
の左側に形成し、第６誘電層主表面の第１線部分の範囲
は主表面の真中から該主表面の左側に形成し、第７誘電
層主表面の第２出力端子の範囲は主表面の真中から右上
縁に向き、且つ少なくとも一つのキャパシタンスが第４
又は第５誘電層の主表面の右側に形成することを特徴と
する請求項６に記載のインダクタンス・キャパシタンス
共振式平衡不平衡変成器。
【請求項９】多層誘電層構造は少なくとも１０層の誘
電層を含み、該誘電層は上向きに積み重なり、該１０層
の誘電層は頂層から底層まで、順に依って第１誘電層か
ら第１０誘電層と呼び、且つ誘電層毎に一つの主表面が
あり、該１０層誘電層は、その主表面は一つの接地金属面である第１誘電層と、その主表面には該第１出力端子を形成する第２誘電層
と、その主表面には該第１本カップリング・ラインの第１線
部分を形成する第３誘電層と、その主表面には該第１本カップリング・ラインの第２線
部分及び入力端子を形成する第４誘電層と、その主表面には該第２本カップリング・ラインの第２線
部分を形成する第５誘電層と、その主表面には該第２本カップリング・ラインの第１線
部分を形成する第６誘電層と、その主表面には該第２出力端子を形成する第７誘電層
と、一つの接地金属面であり、且つその主表面には少なくと
も一つの穿孔を設ける第８誘電層と、第８誘電層の下に位置され、且つその主表面には少なく
とも一つのキャパシタンスを形成する少なくとも一つの
誘電層と、一つの接地金属面を有する一つの底層誘電層とからなる
ことを特徴とする請求項５に記載のインダクタンス・キ
ャパシタンス共振式平衡不平衡変成器。
【請求項１０】第２誘電層主表面の第１出力端子の範
囲は主表面の真中から右上側の縁に向き、第３誘電層主
表面の第１線部分の範囲は主表面の真中から内より外へ
に該主表面に形成され、第４誘電層主表面の第２線部分
の範囲は主表面の真中から内より外へに該主表面に形成
され、第５誘電層主表面の第２線部分の範囲は主表面の
真中から内より外へに該主表面に形成され、第６誘電層
主表面の第１線部分の範囲は内より外へに該主表面に形
成され、第７誘電層主表面の第２出力端子の範囲は主表
面の真中から左上縁に向くことを特徴とする請求項９に
記載のインダクタンス・キャパシタンス共振式平衡不平
衡変成器。
【請求項１１】多層誘電層構造は少なくとも１０層の
誘電層を含み、該誘電層は上向きに積み重なり、且つ誘
電層毎に一つの主表面があり、該１０層の誘電層は、一つの接地金属面である一つの最頂層誘電層と、最頂層誘電層の下に位置する、且つその主表面に少なく
とも一つのキャパシタンスを形成する少なくとも一つの
誘電層と、少なくとも一つのキャパシタンスの下の第一誘電層に位
置する、且つその主表面に少なくとも一つの穿孔を設け
る一つの接地金属層と、少なくとも一つのキャパシタンスの下に位置する、且つ
その表面に第１出力端子を設ける第２誘電層と、少なくとも一つのキャパシタンスの下に位置する、且つ
その表面に第１本カップリング・ラインの第１線部分を
形成する第３誘電層と、少なくとも一つのキャパシタンスの下に位置する、且つ
その表面に第１本カップリング・ラインの第２線部分及
び入力端子を形成する第４誘電層と、少なくとも一つのキャパシタンスの下に位置する、その
表面に該第２本カップリング・ラインの第２線部分を形
成する第５誘電層と、少なくとも一つのキャパシタンスの下に位置する、その
表面に第２本カップリング・ラインの第１線部分を形成
する第６誘電層と、少なくとも一つキャパシタンスの下に位置する、その表
面に第２出力端子を形成する第７誘電層と、一つの接地金属面となる一つの最底層の誘電層とからな
ることを特徴とする請求項５に記載のインダクタンス・
キャパシタンス共振式平衡不平衡変成器。
【請求項１２】入力端子と、第１及び第２の出力端子
と、それぞれ一定の形状がある、且つ第１線部分及び第
２線部分から構成される少なくとも１本のカップリング
・ラインと、それぞれ両端が有る第１及び第２伝送線
と、それぞれ両端が有る第３及び第４伝導線と、少なく
とも二つのキャパシタンスを有する無線通信伝送設備に
適用するインダクタンス・キャパシタンス共振式平衡不
平衡変成器において、その中の隣合っている二本のカッ
プリング・ラインの第１線部分は相互に連接し、第２線
部分も相互に連接し、最前及び最後のカップリング・ラ
インの第１線部分は少なくとも一つのキャパシタンスと
並列した後、それぞれ該第１及び第２伝導線に直列さ
れ、該最前及び最後の該カップリング・ラインの第２線
部分は少なくとも一つのキャパシタンスと並列した後、
それぞれ第３及び第４伝導線と直列し、該第１及び第２
の出力端子はそれぞれ該第１及び第２伝導線と連接し、
該入力端子は該第３伝導線と連接し、且つ該第４伝導線
は接地端と連接することを特徴とするインダクタンス・
キャパシタンス共振式平衡不平衡変成器。
【請求項１３】カップリング・ラインの形状は螺旋
状、曲折状、波浪状、及び鋸歯状の一つであることを特
徴とする請求項１２に記載のインダクタンス・キャパシ
タンス共振式平衡不平衡変成器。
【請求項１４】カップリング・ラインは低消耗金属材
質であることを特徴とする請求項１２に記載のインダク
タンス・キャパシタンス共振式平衡不平衡変成器。
【請求項１５】伝導線は低消耗金属材質であることを
特徴とする請求項１２に記載のインダクタンス・キャパ
シタンス共振式平衡不平衡変成器。
【請求項１６】変成器は多層誘電層構造及びインダク
タンス・キャパシタンス・共振空胴の等価回路からな
る、且つ、平衡端子は穿孔を通る方式にて別の誘電層に
至る請求項１２に記載のインダクタンス・キャパシタン
ス共振式平衡不平衡変成器。
【請求項１７】多層誘電層構造は少なくとも８層の誘
電層を含み、該誘電層は上向きに積み重なり、且つ誘電
層毎に一つの主表面があり、該８層の誘電層は、少なく
とも主表面が一つの接地金属面となる一つの最頂層と、最頂層誘電層の下に位置する、且つその主表面に少なく
とも一つのキャパシタンスを形成する少なくとも一つの
誘電層と、少なくとも一つのキャパシタンスの下の第１層誘電層に
位置する、且つその主表面に少なくとも一つの穿孔を設
ける一つの接地金属層と、第１接地金属層の下に位置する、且つその主表面毎にカ
ップリング・ラインの第１線部分を形成する少なくとも
一つ誘電層と、第１線の下に位置する、且つ主表面毎にカップリング・
ラインの第２線部分を形成する少なくとも一つの誘電層
と、第２線部分の下に位置する、且つその主表面に少なくと
も一つの穿孔を設ける第２接地金属層と、第２接地金属層の下に位置する、且つその主表面に少な
くとも一つのキャパシタンスを形成する少なくとも一つ
の誘電層と、及び一つの接地金属面を有する一つの底層誘電層とから
なることを特徴とする請求項１６に記載のインダクタン
ス・キャパシタンス共振式平衡不平衡変成器。
【請求項１８】おのおのの第１線部分の範囲は対応す
る誘電層主表面の真中より内から外向きに該主表面に形
成され、おのおのの第２線部分の範囲は対応する誘電層
主表面の真中より内から外向きに該主表面に形成される
ことを特徴とする請求項１７に記載のインダクタンス・
キャパシタンス共振式平衡不平衡変成器。
【請求項１９】入力端子と連接するのは等価１／４波
長伝導線のインダクタンス・キャパシタンス共振空胴で
あり、第１及び第２出力端子と連接するのは等価１／２
波長伝導線のインダクタンス・キャパシタンス共振空胴
である請求項１６に記載のインダクタンス・キャパシタ
ンス共振式平衡不平衡変成器。