JP2004040768A

JP2004040768A - 集中定数素子ハイブリッド

Info

Publication number: JP2004040768A
Application number: JP2003099547A
Authority: JP
Inventors: William R Goyette; ウィリアム・アール・ゴイェット; Karl D Peterschmidt; カール・ディー・ピーターシュミット; Trung H Lam; トラング・エイチ・ラム
Original assignee: Northrop Grumman Corp
Current assignee: Northrop Grumman Corp
Priority date: 2002-04-02
Filing date: 2003-04-02
Publication date: 2004-02-05
Also published as: US20030184408A1; EP1376854A2; EP1376854A3; US6693499B2

Abstract

【課題】集中定数素子ハイブリッドを提供する。
【解決手段】コンパクト設計のモノリシック基板（６２）上にパターン化された素子を備えた集中定数素子リング・バラン（６０）は、互いに１８０°位相がずれたＲＦ出力信号を提供するように、電気的に一体に結合した４つのインダクタ（６４，６６，６８，７０）及び複数のコンデンサ（１９０，１９２，１９８，２０２，２１４，２２６）を備える。インダクタは、基板の矩形領域に対称に配置される。インダクタ（６４，６６）の第１対は、矩形領域の一方の端部に配置され、インダクタ（６８，７０）の第２対は、矩形領域の対向する端部に配置されている。コンデンサはすべて、基板上のインダクタの第１対とインダクタの第２対の間の中央回路領域（７２）に形成される。内側端（７６，９２，９８，１０６）は、エアブリッジ（１２４，１４０，１５４，１７４）を貫通して延びている金属化トレース（１２０，１３６，１５０，１７０）によって回路領域（７２）の回路素子と結合する。
【選択図】　図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に、リング・ミクサ用の集中定数素子バランに関し、より詳細には、空間を節約して使い、寄生インダクタンスを最小限に抑える形で、バラン回路素子がモノリシック基板上に構成された集中定数素子リング・バランの回路レイアウトに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近代の通信システムは、様々な通信チャネルに関連付けられた割当て周波数帯域幅を、最大限に利用しようと試みる送信器設計および受信器設計を使用している。なぜならば、システムの提供者にとって信号の帯域幅は、コストのかかる投資となるためである。割当て帯域幅を最大限に利用することは、極めて高性能の送信器および受信器を提供することになる。しかし、送信器と受信器は、低コストでなければならない。通信システムにおける無線周波数（ＲＦ）装置は、一般的に注文設計素子であり、大量生産されないため、通常、最も費用のかかる物品になっている。
【０００３】
このカテゴリの範疇であるＲＦ装置の１つは、周波数ミクサである。周波数ミクサは、２つのＲＦ周波数信号又は２つの中間周波数（ＩＦ）信号を混合し、和周波数及び差周波数を生成して、周波数をダウン変換し、あるいはアップ変換する。例えば、受信器内で受信される信号は、局部発振器（ＬＯ）信号と混合され、後続する信号処理に適したＩＦ信号が、生成される。通常、ミクサは、ＲＦ信号チェインの性能を設定するためには不可欠である。したがって、ＲＦ集積回路（ＩＣ）内のセルとして具体化することができる、相互変調積がより小さく、かつ、ダイナミックレンジの広いミクサが、必要とされる。
【０００４】
本明細書において考察するタイプのＲＦ通信システムに使用されている周知のミクサの１つは、当分野でリング・ミクサ（ｒｉｎｇ　ｍｉｘｅｒ）と呼ばれている。リング・ミクサは、リング構成で接続され、ＩＦ信号を生成するためのＲＦ信号及びＬＯ信号を混合する４つのダイオードを、採用している。このリング・ミクサは、ＲＦ信号およびＬＯ信号を、互いに１８０°位相がずれた信号に分割するハイブリッド又はバランを、採用している。リング・ミクサ・バランは、Ｓｔｕｒｄｉｖａｎｔ，Ｒｉｃｋ，“Ｂａｌｕｎ　Ｄｅｓｉｇｎｓ　ｆｏｒ　Ｗｉｒｅｌｅｓｓ，．．．Ｍｉｘｅｒｓ，Ａｍｐｌｉｆｉｅｒｓ　ａｎｄ　Ａｎｔｅｎｎａｓ，”Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ，Ｓｕｍｍｅｒ　１９９３，ｐｐｓ．３４−４４に、開示されている。分割されたＲＦ信号およびＬＯ信号は、リングの対向するコーナにおけるダイオード間のミクサに、印加される。ダイオードは、変調を行うために、ＲＦ信号の正の部分および負の部分に応答して、スイッチオンおよびスイッチオフされる。ＩＦ信号は、リングのもう一方の対向するコーナのダイオード間で生成される。
【０００５】
図１は、既知の集中定数素子リング・バラン回路１０の略図を示したものである。リング・バラン回路１０は、コーナ・ノード１４、１６、１８および２０を画定している４つの辺を有する電気リング１２を備えている。リング・バラン回路１０は、コンデンサ（容量子）Ｃ_１〜Ｃ_６、インダクタ（誘導子）Ｌ_１〜Ｌ_４、および抵抗Ｒ_１からなる電気的な構成を備えている。リング１２の各辺は、伝搬する信号を遅延させる集中定数素子伝送線路を形成する高域通過フィルタを提供するように結合するコンデンサ及びインダクタを備えている。当分野で知られているように、コンデンサ上で電流が電圧を導き、インダクタ上で電圧が電流を導く。したがって、直列コンデンサおよびシャント・インダクタは、信号の位相を進ませ、また、直列インダクタおよびシャント・コンデンサは、信号の位相を遅らせる。
【０００６】
ＲＦ入力信号は、ノード１４にＲＦに印加され、フィルタは、ノード１４における信号に対して位相が９０°ずれたノード２０におけるＲＦ信号を提供し、また、ノード１４における信号に対して位相が１８０°ずれたノード１８におけるＲＦ信号を提供し、さらに、ノード１４における信号に対して位相が２７０°ずれたノード１６におけるＲＦ信号を提供する。出力線路５４および５６が、それぞれ、ノード２０および１６と結合し、互いに位相が１８０°ずれた出力信号が、提供される。直流阻止コンデンサ２４および２６は、出力線路５４および５６中に設けられ、リング・バラン回路１０へのミクサからの直流信号の進入を防止している。
【０００７】
リング・バラン回路１０をリング・ミクサに適用することはできるが、二重バランのリング設計は複雑であるため、例えば、星形ミクサ、ダブル・ダブリ平衡ミクサなどの他のタイプのミクサへの使用には限界がある。したがって、当分野において、他のバラン設計が、他のタイプのミクサに使用されている。図２は、集中定数素子二重バラン回路３０の略図を示し、その集中定数素子二重バラン回路３０は、星形ミクサまたはモノリシック・マイクロ波集積回路（ＭＭＩＣ：Ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ　Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）ダブル・ダブリ平衡ミクサ（ＤＤＢＭ：Ｄｏｕｂｌｅ　Ｄｏｕｂｌｙ　Ｂａｌａｎｃｅｄ　Ｍｉｘｅｒ）と組み合わせて使用するための特定の用途を有する第１バラン３２及び第２バラン３４を備えている。二重バラン回路３０は、ＲＦ入力信号を受信し、第１のバラン３２は、互いに１８０°位相がずれた２つの信号を出力し、第２のバラン３４は、互いに１８０°位相がずれた２つのＲＦ信号を出力している。このタイプの二重バラン構造は、Ｃｈｉｏｕ，Ｈｗａｎｎ−Ｋｅｏ，ｅｔ　ａｌ．，“Ｍｉｎｉａｔｕｒｅ　ＭＭＩＣ　Ｓｔａｒ　Ｄｏｕｂｌｅ　Ｂａｌａｎｃｅｄ　Ｍｉｘｅｒ　Ｕｓｉｎｇ　Ｌｕｍｐｅｄ　Ｄｕａｌ　Ｂａｌｕｎ，”Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌ．３３，Ｎｏ．６，Ｍａｒｃｈ　１３，１９９７，ｐｐｓ．５０３−５０５、およびＣｈｉｏｕ，Ｈｗａｎｎ−Ｋｅｏ，ｅｔ　ａｌ．，“Ａ　Ｍｉｎｉａｔｕｒｅ　ＭＭＩＣＤｏｕｂｌｅ　Ｄｏｕｂｌｙ　Ｂａｌａｎｃｅｄ　Ｍｉｘｅｒ　Ｕｓｉｎｇ　Ｌｕｍｐｅｄ　Ｄｕａｌ　Ｂａｌｕｎ　ｆｏｒ　Ｈｉｇｈ　Ｄｙｎａｍｉｃ　Ｒｅｃｅｉｖｅｒ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ，”ＩＥＥＥ，Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ　ａｎｄ　Ｇｕｉｄｅｄ　Ｗａｖｅ　Ｌｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌ．７，Ｎｏ．８，Ａｕｇｕｓｔ　１９９７，ｐｐｓ．２２７−２２９に、開示されている。
【０００８】
二重バラン回路３０は、上で考察したバラン回路１０と同様に、互いに１８０°位相がずれたＲＦ信号を提供するために、インダクタおよびコンデンサ・フィルタ回路網を採用する。バラン３２は、インダクタＬ_１およびコンデンサＣ_１からなるフィルタと、インダクタＬ_２およびコンデンサＣ_２からなるフィルタと、を備えている。同様に、バラン３４は、インダクタＬ_３およびコンデンサＣ_３からなるフィルタと、インダクタＬ_４およびコンデンサＣ_４からなるフィルタと、を備えている。バラン３２において、インダクタＬ_１は、ノード３６でコンデンサＣ_１と結合し、インダクタＬ_１は、ノード３８でコンデンサＣ_２と結合している。そのコンデンサＣ_２は、ノード４０でインダクタＬ_２と結合し、インダクタＬ_２は、ノード４２でコンデンサＣ_１と結合している。バラン３４において、インダクタＬ_３は、ノード４４でコンデンサＣ_３と結合し、インダクタＬ_３は、ノード４６でコンデンサＣ_４と結合している。そのコンデンサＣ_４は、ノード４８でインダクタＬ_４と結合し、インダクタＬ_４は、ノード５０でコンデンサＣ_３と結合している。ＲＦ入力信号は、ノード３６および４４に印加されている。ＲＦ入力信号と同相のＲＦ出力信号は、ノード４２および５０に提供され、そのＲＦ入力信号に対して１８０°位相がずれたＲＦ出力信号は、ノード３８および４６に提供されている。
【０００９】
【非特許文献１】
スターディバント・リック（Ｓｔｕｒｄｉｖａｎｔ，Ｒｉｃｋ）著、「ワイヤレス、・・・、ミクサ、アンプ及びアンテナ用のバラン設計（Ｂａｌｕｎ　Ｄｅｓｉｇｎｓ　ｆｏｒ　Ｗｉｒｅｌｅｓｓ，．．．Ｍｉｘｅｒｓ，Ａｍｐｌｉｆｉｅｒｓ　ａｎｄ　Ａｎｔｅｎｎａｓ）」、応用マイクロ派（Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ）、１９９３年　夏（Ｓｕｍｍｅｒ　１９９３）、ｐ．３４−４４
【非特許文献２】
キオス・ホアン・キオ（Ｃｈｉｏｕ，Ｈｗａｎｎ−Ｋｅｏ）ら著、「集中定数二重バランを用いる小型ＭＭＩＣ星形タブル平衡ミクサ（Ｍｉｎｉａｔｕｒｅ　ＭＭＩＣ　Ｓｔａｒ　Ｄｏｕｂｌｅ　Ｂａｌａｎｃｅｄ　Ｍｉｘｅｒ　Ｕｓｉｎｇ　Ｌｕｍｐｅｄ　Ｄｕａｌ　Ｂａｌｕｎ）」、エレクトロニクス・レター（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ）、第３３巻、第６号、１９９７年３月１３日、ｐ．５０３−５０５
【非特許文献３】
キオス・ホアン・キオ（Ｃｈｉｏｕ，Ｈｗａｎｎ−Ｋｅｏ）ら著、「高動力受信用途用の集中定数二重バランを用いる小型ＭＭＩＣダブル・ダブリ平衡ミクサ（Ａ　Ｍｉｎｉａｔｕｒｅ　ＭＭＩＣ　Ｄｏｕｂｌｅ　Ｄｏｕｂｌｙ　Ｂａｌａｎｃｅｄ　Ｍｉｘｅｒ　Ｕｓｉｎｇ　Ｌｕｍｐｅｄ　Ｄｕａｌ　Ｂａｌｕｎ　ｆｏｒ　Ｈｉｇｈ　Ｄｙｎａｍｉｃ　Ｒｅｃｅｉｖｅｒ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ）」、ＩＥＥＥ、マイクロ波＆誘導波レター（Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ　ａｎｄ　Ｇｕｉｄｅｄ　Ｗａｖｅ　Ｌｅｔｔｅｒｓ）、第７巻、第８号、１９９７年８月、ｐ．２２７−２２９
【００１０】
【発明の概要】
本発明の教示によれば、集中定数素子リング・バランのための回路レイアウトが開示され、そこでは、バランの素子が、コンパクトな設計でモノリシック基板上にパターン化される。バランは、ＲＦ入力信号をフィルタリングし、かつ、遅延させるために、一体に電気結合された４つのインダクタおよび複数のコンデンサを備えており、それにより、対応する互いに位相がずれたＲＦ出力信号が提供される。インダクタは、基板上の矩形領域に、対称配置される。インダクタの第１の対は、矩形領域の一方の端部に、互いに隣り合って配置される。インダクタの第２の対は、矩形領域の対向する端部に、互いに隣り合って配置される。コンデンサはすべて、インダクタの第１対と第２対との間の中央回路領域の基板上に形成される。
【００１１】
設計には、基板上にパターン化された金属化トレースが使用され、インダクタとコンデンサの間の電気結合を提供している。また、トレースは、基板中に異なるレベルで提供されている。インダクタの各々は、回路領域中の回路素子と電気結合された、内側端および外側端を有する巻線を、備えている。各巻線の内側端は、巻線から電気的に分離しているエアブリッジを貫通して巻線の下側に延びるトレースと結合している。寄生インダクタンスを小さくするために、コンデンサまでの電気接続の長さは、最短化されている。接地ビアは、基板を貫通して延び、その基板の反対側で、金属化接地平面に電気接続されている。
【００１２】
本発明の他の目的、利点および特徴については、添付の図面と共に、以下の詳細説明および特許請求の範囲の各請求項から明らかになるであろう。
【００１３】
【発明の実施の形態】
モノリシック基板上のバランの専用回路レイアウトを対象とした本発明についての以下の考察は、単に例示的な性質のものに過ぎず、本発明またはその用途ないし用法を、何ら限定するものではない。
【００１４】
本発明により、空間を節約して使い、寄生キャパシタンスおよび寄生インダクタンスを小さくし、消費電力が少なく、かつ、低コストである、モノリシック基板上のバラン回路１０および二重バラン回路３０に関する誘導素子および容量素子の配列が提供される。バラン回路１０は、リング・ミクサとの使用を意図したものであり、二重バラン回路３０は、星形ミクサまたはＤＤＢＭとの使用を意図したものである。しかしながら、これは、何ら制限されることのない実施例であり、以下で考察する本発明のバラン構成は、他のシステム（他のミクサ、増幅器、アンテナ等を含む）に対する用途を有している。さらに、本発明は、１８０°の位相ずれ以外の他の位相ずれの信号を提供するように、構成することもできる。また、このレイアウト設計を、他のタイプの回路（例えば、集積回路基板上の集積回路など）に使用することもできる。
【００１５】
図３は、上で考察したバラン回路１０と同じ電気素子を備えたリング・バラン６０の回路レイアウトの平面図を示したものである。電気素子は、素子を画定するための導電領域および誘電領域を提供する適切な任意の金属化プロセスおよび蒸着プロセスによって、モノリシック基板６２（例えば、ＭＭＩＣなど）上にパターン化されている。基板６２は、適切な任意の材料とすることができ、例えば、ＩｎＰ、ＧａＡｓ、サファイア等である。以下で考察される、トレース中の矩形領域および金属化領域は、電気結合を提供するための垂直拡張領域または重畳金属領域を表している。インダクタを、モノリシック基板上に金属化トレースまたは巻線としてパターン化するため、及び、コンデンサを、対向するプレートを有し、かつ、その間に誘電体が形成された金属化パッチとしてパターン化するための、多くの技法が知られている。本発明は、基板６２上のインダクタおよびコンデンサの配置を対象としたものである。この点に関して、バラン６０の様々な電気素子を、図１に示す電気素子の簡易表現を参照して考察する。
【００１６】
バラン６０は、対称に配置されたインダクタを備えており、それらのインダクタは、インダクタＬ_１を表す第１のインダクタ６４と、インダクタＬ_２を表す第２のインダクタ６６と、インダクタＬ_３を表す第３のインダクタ６８と、インダクタＬ_４を表す第４のインダクタ７０と、を備える。以下で考察するように、様々なコンデンサＣ_１〜Ｃ_６と、そのコンデンサＣ_１〜Ｃ_６とインダクタＬ_１〜Ｌ_４との間の相互接続とは、中央回路領域７２内に提供されており、その中央回路領域７２は、インダクタ６４および６６の対とインダクタ６８および７０の対との間に画定されている。この方法でインダクタ６４〜７０を基板６２上に対称に配置し、かつ、他の回路素子をその間の中央位置に閉じ込めることにより、バラン６０に必要な空間を制限する際に、大きな利点が提供される。
【００１７】
インダクタ６４は、内側端７６および外側端７８を有する巻線７４を画定している金属化トレースを備えている。インダクタ６６は、内側端９２および外側端９４を有する巻線９０を画定している金属化トレースを備えている。インダクタ６８は、内側端９８および外側端１００を有する巻線９６を画定している金属化トレースを備えている。インダクタ７０は、内側端１０６および外側端１０８を有する巻線１０４を画定している金属化トレースを備えている。インダクタ６４〜７０は、矩形の態様で示されているが、本発明の範囲に合致する他の設計は、例えば、六角形、円形、楕円形等を始めとする他の形状を含む。
【００１８】
内側端７６、９２、９８および１０６の各々は、回路領域７２内の回路素子と電気結合している。必要な電気絶縁を伴うこの電気結合を提供するために、エアブリッジが、巻線７４、９０、９６および１０４の一部分の真下に形成されている。このエアブリッジは、巻線の隆起部分によって形成され、その結果、巻線が、トレースと電気接続することなく、かつ、最小の電気結合を有する。本明細書において考察するように、相互接続ビアは、２つのトレースを電気接続させるための金属化領域であるか、あるいは２つのトレースがオーバラップした領域である。
【００１９】
巻線７４の端部７６は、相互接続ビア１２２によって、金属トレース１２０と電気結合している。トレース１２０は、巻線７４から電気絶縁されており、巻線７４によって形成されたエアブリッジ１２４を貫通して延びており、相互接続ビア１２８によって、ノード１４を画定している金属化領域１３０と結合している。巻線９０の端部９２は、相互接続ビア１３８によって、金属トレース１３６と電気結合している。トレース１３６は、巻線９０から電気絶縁されており、巻線９０によって形成されたエアブリッジ１４０を貫通して延びており、相互接続ビア１４２によって、ノード１８を画定している金属化領域１４４と結合している。巻線９６の端部９８は、相互接続ビア１５２によって、金属トレース１５０と電気結合している。トレース１５０は、巻線９６から電気絶縁されており、巻線９６によって形成されたエアブリッジ１５４を貫通して延びており、相互接続ビア１５６によって、同様にノード１８を表す金属化領域１５８と結合している。巻線１０４の端部１０６は、相互接続ビア１７２によって、金属トレース１７０と電気結合している。トレース１７０は、巻線１０４から電気絶縁されており、巻線１０４によって形成されたエアブリッジ１７４を貫通して延びており、相互接続ビア１７６によって金属化領域１８２と結合している。
【００２０】
コンデンサＣ_１を表すコンデンサ１９０の頂部プレートは、金属化領域１３０と電気結合し、コンデンサ１９０の底部プレートは、接地ビア１８０と結合している。接地ビア１８０は、基板６２を貫通して延びており、基板６２の反対側の表面上の金属化接地平面（図示せず）と電気結合している。接地ビア１８０は、モノリシック基板６２上の頂部表面の接地パッチとして作用する金属化領域１７８と電気結合している。金属化領域１７８は、金属化領域１８２と結合し、それにより、巻線１０４の端部１０６が接地と結合している。
【００２１】
コンデンサＣ_６を表すコンデンサ１９２の頂部プレートは、金属化領域１３０と電気結合し、それにより、インダクタ６４とコンデンサ１９２が電気結合している。コンデンサ１９２の底部プレートは、ノード２２を表す金属化領域１９４と電気結合している。コンデンサＣ_５を表すコンデンサ１９８の頂部プレートは、金属化領域１９４と電気結合し、かつ、巻線１０４の端部１０８と電気結合している。コンデンサ１９８の底部プレートは、巻線９６の端部１００と電気結合し、かつ、ノード２０を表す金属化領域２００と電気結合している。コンデンサＣ_４を表すコンデンサ２０２の頂部プレートは、金属化領域２００と電気結合し、コンデンサ２０２の底部プレートは、金属化領域２０６と電気結合している。コンデンサＣ_２を表すコンデンサ２２６の底部プレートも、金属化領域２０６と電気結合している。コンデンサ２２６の頂部プレートは、巻線７４の端部７８および巻線９０の端部９４と電気結合している。この接続ポイントは、ノード１６を表している。
【００２２】
モノリシック基板６２の頂部表面の金属化領域２１０は、接地平面と電気結合した接地ビア２０８と電気結合している。また、金属化領域２０６も、接地ビア２０８と電気結合している。コンデンサＣ_３を表すコンデンサ２１４の底部プレートは、金属化領域２１０と電気結合している。コンデンサ２１４の頂部プレートは、金属化領域１４４および１５８と電気結合し、インダクタ６６および６８をコンデンサ２１４に結合している。また、コンデンサ２１４の頂部プレートは、抵抗Ｒ_１を表す金属化領域２１６と結合している。この金属化領域２１６は、接地ビア２２０と電気結合した金属化領域２１８と結合している。接地ビア２２０は、モノリシック基板６２を貫通して延び、接地平面と電気結合している。
【００２３】
ノード１４に印加されるＲＦ入力信号は、金属化領域２３０に印加される。金属化領域２３０は、コンデンサ１９０の頂部プレートと電気結合している。１８０°位相出力トレース２３２は、コンデンサ２２６の頂部プレートと電気結合し、図に示すようにインダクタ６４と６６との間を延びている。コンデンサ２４を表す直流阻止コンデンサ２３４は、出力トレース２３２と結合している。ゼロ位相出力トレース２３６は、コンデンサ１９８の頂部プレートと電気結合し、図に示すようにインダクタ６８と７０との間を延びている。直流阻止コンデンサ２３８は、出力トレース２３６と結合している。
【００２４】
図４は、図２に示す二重バラン回路３０と同じ素子を備えた二重バラン２４８の回路レイアウトの平面図を示したものである。二重バラン２４８の素子は、モノリシック基板２５０上に形成されている。二重バラン２４８は、インダクタＬ_１を表す第１のインダクタ２５２と、インダクタＬ_２を表す第２のインダクタ２５４と、インダクタＬ_３を表す第３のインダクタ２５６と、インダクタＬ_４を表す第４のインダクタ２５８とを備えている。以下で考察するように、様々なコンデンサＣ_１〜Ｃ_４と、そのコンデンサＣ_１〜Ｃ_４とインダクタＬ_１〜Ｌ_４との間の相互接続とが、インダクタ２５２および２５４の対とインダクタ２５６および２５８の対との間に画定された中央回路領域２６０内に提供されている。
【００２５】
インダクタ２５２は、内側端２６４および外側端２６６を有する巻線２６２を画定している金属化トレースを備えている。内側端２６４は、相互接続ビア２７０によって、金属トレース２６８と電気結合している。金属トレース２６８は、巻線２６２によって形成されたエアブリッジ２７４を貫通して延びており、相互接続ビア２７６と電気結合している。相互接続ビア２７６は、ノード３６を表す金属化領域２７８と電気結合している。
【００２６】
インダクタ２５４は、内側端２８４および外側端２８６を有する巻線２８２を画定している金属化トレースを備えている。内側端２８４は、相互接続ビア２９０によって、金属トレース２８８と電気結合している。金属トレース２８８は、巻線２８２によって形成されたエアブリッジ２９２を貫通して延びており、相互接続ビア２９４と電気結合している。相互接続ビア２９４は、ノード４０を表す金属化領域２９６と電気結合している。
【００２７】
インダクタ２５６は、内側端３０２および外側端３０４を有する巻線３００を画定している金属化トレースを備えている。内側端３０２は、相互接続ビア３０８によって、金属トレース３０６と電気結合している。金属トレース３０６は、巻線３００によって形成されたエアブリッジ３１０を貫通して延びており、相互接続ビア３１２と電気結合している。相互接続ビア３１２は、ノード４４を表す金属化領域３１４と電気結合している。
【００２８】
インダクタ２５８は、内側端３２２および外側端３２４を有する巻線３２０を画定している金属化トレースを備えている。内側端３２２は、相互接続ビア３２８によって、金属トレース３２６と電気結合している。金属トレース３２６は、巻線３２０によって形成されたエアブリッジ３３０を貫通して延びており、相互接続ビア３３２と電気結合している。相互接続ビア３３２は、ノード４８を表す金属化領域３３４と電気結合している。
【００２９】
コンデンサＣ_１を表すコンデンサ３４０の頂部プレートは、金属化領域２７８と電気結合し、それにより、コンデンサ３４０とインダクタ２５２が電気結合している。同様に、コンデンサ３４２の頂部プレートは、金属化領域３１４と電気結合し、それにより、コンデンサ３４２とインダクタ２５６が電気結合している。金属化領域３４４は、金属化領域２７８および３１４と結合し、入力ＲＦ信号を受信するための入力ポートを表している。したがって、入力ＲＦ信号は、二重バラン回路３０の入力信号と同じ方法で、コンデンサ３４０および３４２とインダクタ２５２および２５６とに印加される。
【００３０】
コンデンサ３４０の底部プレートは、ゼロ位相出力線路３５０と電気結合した、ノード４２を表す金属化領域３４８と電気結合している。また、巻線２８２の外側端２８６も、出力線路３５０と結合している。同様に、コンデンサ３４２の底部プレートは、ゼロ位相出力線路３５４と電気結合した、ノード５０を表す金属化領域３５２と電気結合している。巻線３２０の外側端３２４も、出力線路３５４と結合している。
【００３１】
コンデンサＣ_２を表すコンデンサ３６０の底部プレートは、金属化領域２９６と電気結合している。金属化領域２９６は、接地ビア３６４と電気結合した金属化領域３６２と電気結合している。接地ビア３６４は、基板２５０を貫通して延び、基板２５０の反対側の表面の接地平面（図示せず）と電気結合している。したがって、インダクタ２５４およびコンデンサ３６０は、接地と電気結合している。コンデンサ３６０の頂部プレートは、金属化領域３７０と電気結合している。巻線２６２の端部２６６および金属化領域３７０は、１８０°位相出力トレース３７２と電気結合し、それにより、インダクタ２５４およびコンデンサ３６０を結合している。誘電体領域３７４は、出力トレース３５０および３７２を電気絶縁している。
【００３２】
コンデンサＣ_４を表すコンデンサ３８０の底部プレートは、金属化領域３３４と電気結合している。金属化領域３３４は、接地ビア３８４と電気結合した金属化領域３８２と電気結合している。接地ビア３８４は接地平面と電気結合し、それにより、インダクタ２５８およびコンデンサ３８０を接地に結合している。コンデンサ３８０の頂部プレートは、金属化領域３８６と電気結合している。巻線３００の端部３０４および金属化領域３８６は、１８０°位相出力線路３９０と電気結合し、それにより、インダクタ２５６およびコンデンサ３８０を結合している。誘電体領域３９２は、出力トレース３５４および３９０を絶縁している。
【００３３】
二重バラン２４８の対称設計により、出力トレース３５０、３５４、３７２および３９０を、インダクタ２５４と２５８との間の回路領域２６０を通して互いに平衡に延ばすことができる。この対称設計は、コンパクト設計のバランの性能に、重要な利点を提供している。加えて、回路素子とコンデンサを結合している様々な金属化領域のサイズおよび長さを最小化することにより、コンデンサ上の寄生インダクタンスが最小化されている。
【００３４】
以上の考察は、単に本発明の例示的実施形態を開示し、説明したものに過ぎない。以上の考察、添付の図面、および特許請求の範囲の各請求項から、特許請求の範囲の各請求項に定義されている本発明の精神および範囲を逸脱することなく、様々な変更、改変および変形形態を加えることができることは、当分野の技術者には容易に認識されよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】リング・ミクサ用の既知のリング・バランの略図である。
【図２】星形ミクサまたはダブル・ダブリ平衡ミクサ用の既知の二重バランの略図である。
【図３】本発明の一実施形態による、図１に示すタイプのリング・バランの素子用のモノリシック基板上のレイアウトを示す平面図である。
【図４】本発明の他の実施形態による、図２に示すタイプの二重バランの素子用のモノリシック基板上のレイアウトを示す平面図である。
【符号の説明】
１０　集中定数素子リング・バラン回路
１２　電気リング
１４、１６、１８、２０、２２、３６、３８、４０、４２、４４、４６、４８、５０　ノード
２４、２６、２３４、２３８　直流阻止コンデンサ
３０　集中定数素子二重バラン回路
３２、３４　バラン
５４、５６、２３２、２３６、３５０、３５４、３７２、３９０　出力線路（出力トレース）
６０　リング・バラン
６２、２５０　モノリシック基板
６４、６６、６８、７０、２５２、２５４、２５６、２５８、Ｌ_１〜Ｌ_４　インダクタ
７２、２６０　中央回路領域
７４、９０、９６、１０４、２６２、２８２、３００、３２０　巻線
７６、９２、９８、１０６、２６４、２８４、３０２、３２２　巻線の内側端
７８、９４、１００、１０８、２６６、２８６、３０４、３２４　巻線の外側端
１２０、１３６、１５０、１７０、２６８、２８８、３０６、３２６　金属トレース
１２２、１２８、１３８、１４２、１５２、１５６、１７２、１７６、２７０、２７６、２９０、２９４、３０８、３１２、３２８、３３２　相互接続ビア
１２４、１４０、１５４、１７４、２７４、２９２、３１０、３３０　エアブリッジ
１３０、１４４、１５８、１７８、１８２、１９４、２００、２０６、２１０、２１６、２１８、２３０、２７８、２９６、３１４、３３４、３４４、３４８、３５２、３６２、３７０、３８２、３８６　金属化領域
１８０、２０８、２２０、３６４、３８４　接地ビア
１９０、１９２、１９８、２０２、２１４、２２６、３４０、３４２、３６０、３８０、Ｃ_１〜Ｃ_６　コンデンサ
２４８　二重バラン
３７４、３９２　誘電体領域
Ｒ_１　抵抗

Claims

基板上に形成された集中定数素子ハイブリッドであって、該ハイブリッドは、
前記基板上の矩形領域に対称に配置された４つのインダクタであって、前記インダクタのそれぞれが、第１端部および第２端部を有する電気巻線を備えており、第１インダクタおよび第２インダクタが、前記矩形領域の一方の側に互いに隣り合って配置され、第３インダクタおよび第４インダクタが、前記矩形領域の反対側に互いに隣り合って配置され、それにより、回路領域が、前記第１インダクタおよび前記第２インダクタの対と、前記第３インダクタおよび前記第４インダクタの対との間で、前記矩形領域の中央部分に、画定される、４つのインダクタと、
前記基板上の前記回路領域に配置された複数のコンデンサであって、前記インダクタおよび前記コンデンサが、電気的に共に結合して集中定数素子ハイブリッドを画定し、すべての前記インダクタの前記電気巻線の前記第１端部および前記第２端部が、前記回路領域の回路素子と電気結合される、複数のコンデンサと、
を備えたハイブリッド。
請求項１に記載のハイブリッドにおいて、各巻線の前記第１端部が、前記巻線の内側端であり、各巻線の前記第２端部が、前記巻線の外側端である、ハイブリッド。
請求項２に記載のハイブリッドにおいて、各巻線の前記内側端が、該インダクタの前記巻線の平行部分によって形成されたエアブリッジによって、前記回路領域の回路素子と電気結合される、ハイブリッド。
請求項２に記載のハイブリッドにおいて、各巻線の前記外側端が、コンデンサのプレートと直接結合される、ハイブリッド。
請求項１に記載のハイブリッドにおいて、
該ハイブリッドはさらに、前記第１インダクタと前記第２インダクタとの間で延びる第１出力トレースと、前記第３インダクタと前記第４インダクタとの間で延びる第２出力トレースと、を備え、
前記第１出力トレース上の出力信号が、前記第２出力トレース上の出力信号に対して、位相が１８０°ずれている、ハイブリッド。
請求項５に記載のハイブリッドにおいて、
該ハイブリッドはさらに、第１直流阻止コンデンサと第２直流阻止コンデンサとを備え、
前記第１直流阻止コンデンサが、前記第１出力トレースと結合され、前記第２直流阻止コンデンサが、前記第２出力トレースと結合される、ハイブリッド。
請求項６に記載のハイブリッドにおいて、前記第１直流阻止コンデンサおよび前記第２直流阻止コンデンサが、前記基板上の前記矩形領域の外側に形成される、ハイブリッド。
請求項５に記載のハイブリッドにおいて、前記第１出力トレースが、前記回路領域のコンデンサと直接結合され、前記第２出力トレースが、前記回路領域の他のコンデンサと直接結合される、ハイブリッド。
請求項１に記載のハイブリッドにおいて、複数の前記コンデンサが、６個のコンデンサである、ハイブリッド。
請求項１に記載のハイブリッドにおいて、該ハイブリッドが、リング・ミクサのための集中定数素子リング・バランである、ハイブリッド。