JP2004260377A - バラントランス - Google Patents
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Abstract
【解決手段】順次積層された第1〜第3の誘電体層11〜13と、第1および第2の誘電体層11・12の間の第1および第2の伝送線路1・2と、第2および第3の誘電体層12・13の間の第3〜第5の伝送線路3〜5と、積層体の下面および上面の第1の接地電極6と第2の接地電極7とから成り、第1および第2の伝送線路1・2はそれぞれ幅W1および幅W2、第3〜第5の伝送線路3〜5は略同一の幅W3であって、W3>W1かつW3>W2かつW1≠W2であり、第3・第4の伝送線路3・4は第1・第2の伝送線路1・2を覆うように配されたバラントランスである。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば携帯電話や無線LAN等の無線通信機器その他の各種通信機器等において使用される、伝送線路により構成された高周波回路用のバラントランスに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
バラントランスとは、不平衡伝送線路を伝搬する不平衡信号と平衡伝送線路を伝搬する平衡信号とを相互に変換するためのバラン回路を用いた信号変換素子である。例えば、バラントランスの不平衡端子に不平衡信号を入力した場合、バラントランスの平衡端子には、互いに位相が180度異なり(逆相)、振幅が等しい2つの平衡信号が出力されることとなる。
【0003】
そして、高周波信号を伝送する不平衡伝送線路と平衡伝送線路とを接続する従来のバラントランスとして、特願2001−251977号には、図9に回路図で示す構成のものが提案されている。
【0004】
図9において、30は第1の伝送線路部、31および32は第1の伝送線路部1と同一平面上で平行にもしくは3次元的に平行にかつ一直線状に配置されそれぞれ第1の伝送線路部30と電磁界的に結合した略等しい長さを有する第2の伝送線路部および第3の伝送線路部であり、第1〜第3の伝送線路部30〜32は誘電体基板に形成される。INは第1の伝送線路部30の一端に設けた不平衡端子であり、不平衡信号の入力端子となるものである。OUT1およびOUT2は第2の伝送線路部31および第3の伝送線路部32の対向する一端同士にそれぞれ設けた平衡端子であり、平衡信号の出力端子となるものである。そして、第1の伝送線路部30は一端を不平衡端子INとし他端を接地するとともに、第2の伝送線路部31および第3の伝送線路部32は対向する一端同士をそれぞれ平衡端子OUT1・OUT2とし他端をそれぞれ接地し、さらに、第1の伝送線路部30の不平衡端子INと接地との間に第1の接地容量C11を、第2の伝送線路部31および第3の伝送線路部32の平衡端子OUT1・OUT2と接地との間に第2の接地容量C12および第3の接地容量C13を、第2の伝送線路部31および第3の伝送線路部32の平衡端子OUT1・OUT2間に平衡端子間容量C14をそれぞれ接続した構成となっていた。
【0005】
また、従来のバラントランスは、誘電体基板として複数の誘電体層を積層して形成された誘電体多層基板を用い、第1〜第3の伝送線路部30〜32を複数の誘電体層を有する多層基板の表面または内部に形成されたマイクロストリップ線路またはストリップ線路またはコプレーナ線路で形成していた。
【0006】
そして、不平衡端子INおよび平衡端子OUT1間、ならびに不平衡端子INおよび平衡端子OUT2間の相対的な位置関係を分離していることから、入力端子INおよび出力端子OUT1間、ならびに入力端子INおよび出力端子OUT2間に生じる容量的な結合を低減することができ、バラントランスを外部回路と接続する際に生じる、2つの平衡信号間の逆相からの位相のずれおよび振幅レベルの差の変動を低減することができる高周波回路に好適なバラントランスを実現していた。
【0007】
〔特許文献1〕
特開平7−38368号公報
〔特許文献2〕
特開平9−330816号公報
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のバラントランスにおいては、第1〜第3の伝送線路部30〜32を複数の誘電体層を有する多層基板の表面または内部に形成されたマイクロストリップ線路またはストリップ線路またはコプレーナ線路で形成するので、複数の誘電体層を積層する工程において発生する積層ずれによってバラントランス特性が変動するという問題点があった。
【0009】
また、従来のバラントランスにおいては、バラントランスを外部回路と接続する際に生じる、2つの平衡信号間の逆相からの位相のずれおよび振幅レベルの差の変動を低減することができる効果があったが、2つの平衡信号間の逆相からの位相のずれおよび振幅レベルの差をさらに厳しく低減する要求に対して対応できないという問題点があった。
【0010】
本発明は、上記問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的は、伝送線路により構成されたバラントランスにおいて、複数の誘電体層を積層する工程において発生する積層ずれによるバラントランス特性の変動を低減することができる、高周波回路に好適なバラントランスを提供することにある。
【0011】
さらに、本発明の目的は、伝送線路により構成されたバラントランスにおいて、バラントランスを外部回路と接続する際に生じる、2つの平衡信号間の逆相からの位相のずれおよび振幅レベルの差を調整することができる、高周波回路に好適なバラントランスを提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明のバラントランスは、第1の誘電体層と、この第1の誘電体層の上に積層された第2の誘電体層と、この第2の誘電体層の上に積層された第3の誘電体層と、前記第1の誘電体層の下面に配された第1の接地電極と、前記第1および第2の誘電体層の間に配された第1および第2の伝送線路と、前記第2および第3の誘電体層の間に配された第3乃至第5の伝送線路と、前記第3の誘電体層の上面に配された第2の接地電極とから成り、前記第1乃至第4の伝送線路は略同一の長さを有し、前記第1および第2の伝送線路はそれぞれ幅W1および幅W2を有し、前記第3乃至第5の伝送線路は略同一の幅W3を有するとともに、W3>W1かつW3>W2かつW1≠W2であり、前記第3および第4の伝送線路は、積層方向から見て平行に、かつ前記第1および第2の伝送線路を覆うように配され、前記第1および第2の接地電極は前記第1乃至第5の伝送線路を覆うように配されており、前記第1乃至第3の伝送線路はそれぞれ一端に短絡端を有し、前記第4の伝送線路の一端を不平衡端子とし、前記第3および第4の伝送線路の他端はそれぞれ前記第5の伝送線路の両端に電気的に接続されているとともに、前記第1および第2の伝送線路の前記短絡端はそれぞれ前記第2の誘電体層を挟んで前記不平衡端子および第3の伝送線路の前記短絡端と対向する位置に配され、前記第1および第2の伝送線路の他端をそれぞれ第1および第2の平衡端子とし、かつ前記不平衡端子と前記第1または第2の接地電極との間に第1の接地容量を、前記第1および第2の前記平衡端子と前記第1または第2の接地電極との間にそれぞれ第2および第3の接地容量を、前記第1および第2の前記平衡端子間に平衡端子間容量をそれぞれ接続したことを特徴とするものである。
【0013】
本発明のバラントランスによれば、第1および第2の伝送線路はそれぞれ幅W1および幅W2を有し、第3〜第5の伝送線路は略同一の幅W3を有するとともに、W3>W1かつW3>W2であり、第3および第4の伝送線路は、積層方向から見て平行に、かつ第1および第2の伝送線路を覆うように配していることから、複数の誘電体層を積層する工程において発生する積層ずれが生じても、第1および第3の伝送線路間ならびに第2および第4の伝送線路間の電磁界結合量の変化を抑えることができ、このため、複数の誘電体層を積層する工程において発生する積層ずれによって生じるバラントランスの特性が変動することを低減することができる。
【0014】
また、第1および第2の伝送線路の幅W1および幅W2を、W1≠W2としたことから、第1および第2の伝送線路の幅W1および幅W2を独立に調整することによって、2つの平衡信号間の逆相からの位相のずれおよび振幅レベルの差に寄与する、第1および第3の伝送線路間ならびに第2および第4の伝送線路間で形成される電磁界結合量を任意に調整することが可能となり、このため、バラントランスを外部回路と接続する際に生じる、逆相となるべき2つの平衡信号間の位相のずれおよび振幅レベルの差を調整することができる。
【0015】
また、不平衡端子と第1または第2の接地電極との間に第1の接地容量を、第1および第2の平衡端子と第1または第2の接地電極との間にそれぞれ第2および第3の接地容量を、第1および第2の平衡端子間に平衡端子間容量をそれぞれ接続したことから、第1および第3の伝送線路間ならびに第2および第4の伝送線路間の電磁界結合量の結合係数が小さい場合でも、共振現象によって不平衡端子ならびに平衡端子での最適整合を図ることが可能となり、使用周波数帯域において良好な挿入損失ならびに反射損失をもつバラントランスを提供することができる。
【0016】
また、本発明のバラントランスは、上記構成において、前記第1乃至第3の誘電体層を含む誘電体基板において、前記誘電体基板は内部に形成した貫通導体および/または側面に形成した端子電極を有し、前記第1乃至第3の伝送線路の前期各短絡端を前記誘電体基板の内部に形成した前記貫通導体および/または側面に形成した前記端子電極を介して接地するとともに、前記第1乃至第3の接地容量および前記平衡端子間容量は前記誘電体基板に内蔵した、または前記誘電体基板上に実装したコンデンサから成ることを特徴とするものである。
【0017】
これにより、このバラントランスを用いる高周波回路の仕様に応じて、複数の誘電体層から成る誘電体基板の表面または内部に高周波信号の伝送特性に優れた第1〜第5の伝送線路を形成するとともに、第1〜第3の接地容量および平衡端子間容量を誘電体基板に内蔵した、または誘電体基板上に実装したコンデンサで構成できる場合には、設計自由度が向上するとともに、第1乃至第5の伝送線路とともにこれら容量を誘電体基板に一体化して構成することが可能となり、小型で高性能なバラントランスを提供することができる。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のバラントランスを図面を参照しつつ説明する。
【0019】
図1は本発明のバラントランスの実施の形態の一例を示す透視斜視図であり、図2は図1を積層方向から見た透視平面図である。図1および図2において、11は第1の誘電体層、12は第1の誘電体層11の上に積層された第2の誘電体層、13は第2の誘電体層12の上に積層された第3の誘電体層である。1および2は第1および第2の誘電体層11・12の間に配された第1および第2の伝送線路、3〜5は第2および第3の誘電体層12・13の間に配された第3〜第5の伝送線路である。6および7は第1の誘電体層11の下面に配された第1の接地電極および第3の誘電体層13の上面に配された第2の接地電極である。INは第4の伝送線路4の一端に設けた不平衡端子であり、不平衡信号の入出力端子となるものである。OUT1およびOUT2はそれぞれ第1の伝送線路1および第2の伝送線路2の他端に設けた第1および第2の平衡端子であり、平衡信号の入出力端子となるものである。
【0020】
そして、第1〜第4の伝送線路1〜4は、長さの差が20%以内の範囲で略同一の長さを有している。
【0021】
また、第1および第2の伝送線路1・2はそれぞれ幅W1および幅W2を有し、第3〜第5の伝送線路3〜5は幅の差が20%以内の範囲で略同一の幅W3を有するとともに、W3>W1かつW3>W2かつW1≠W2の関係を有している。
【0022】
第1および第2の伝送線路1・2をそれぞれ幅W1および幅W2とし、かつW1≠W2とすることにより、第1および第2の伝送線路の幅W1および幅W2を独立に調整することによって、2つの平衡信号間の逆相からの位相のずれおよび振幅レベルの差に寄与する、第1および第3の伝送線路間ならびに第2および第4の伝送線路間で形成される電磁界結合量を任意に調整することが可能となる。このため、バラントランスを外部回路と接続する際に生じる、逆相となるべき2つの平衡信号間の位相のずれおよび振幅レベルの差を調整することができる。
【0023】
また、第3および第4の伝送線路3・4は、積層方向から見て平行に、かつ第1および第2の伝送線路1・2を覆うように配されており、第1および第2の接地電極6・7は第1〜第5の伝送線路1〜5を覆うように配されている。
【0024】
第3〜第5の伝送線路3〜5は、略同一の幅W3を有するとともに、W3>W1かつW3>W2であり、第3および第4の伝送線路は、積層方向から見て平行に、かつ第1および第2の伝送線路を覆うように配しているので、複数の誘電体層を積層する工程において発生し、バラントランス特性に影響を与える積層ずれが生じても、第1および第3の伝送線路間ならびに第2および第4の伝送線路間の電磁界結合量の変化を抑えることができ、このため、複数の誘電体層を積層する工程において発生する積層ずれによって生じるバラントランスの特性が変動することを低減することができる。
【0025】
そして、第1〜第3の伝送線路1〜3はそれぞれ一端に短絡端8を有し、第4の伝送線路4の一端を不平衡端子INとし、第3および第4の伝送線路3・4の他端はそれぞれ第5の伝送線路5の両端に電気的に接続されている。
【0026】
また、第1および第2の伝送線路1・2の短絡端8はそれぞれ第2の誘電体層12を挟んで不平衡端子INおよび第3の伝送線路の短絡端8と対向する位置に配され、第1および第2の伝送線路1・2の他端をそれぞれ第1および第2の平衡端子OUT1・OUT2としている。
【0027】
第1および第2の伝送線路1・2の短絡端は第2の誘電体層12を挟んで第4の伝送線路4の不平衡端子INおよび第3の伝送線路3の短絡端8と対向する位置に配されているので、不平衡端子INおよび平衡端子OUT1間、ならびに不平衡端子INおよび平衡端子OUT2間の相対的な位置関係が分離され、入力端子INおよび出力端子OUT1間、ならびに入力端子INおよび出力端子OUT2間に生じる容量的な結合を低減することができ、バラントランスを外部回路と接続する際に生じる、2つの平衡信号間の逆相からの位相のずれおよび振幅レベルの差の変動を低減することができる。
【0028】
そして、不平衡端子INと接地との間に第1の接地容量C1を、第1および第2の平衡端子OUT1・OUT2と接地との間にそれぞれ第2および第3の接地容量C2・C3を、第1および第2の平衡端子OUT1・OUT2間に平衡端子間容量C4をそれぞれ接続した構成となっている。
【0029】
不平衡端子INと第1または第2の接地電極6・7との間に第1の接地容量C1を、第1および第2の平衡端子OUT1・OUT2と第1または第2の接地電極6・7との間にそれぞれ第2および第3の接地容量C2・C3を、第1および第2の平衡端子OUT1・OUT2間に平衡端子間容量C4をそれぞれ接続したことから、第1および第3の伝送線路1・3間ならびに第2および第4の伝送線路2・4間の電磁界結合量の結合係数が小さい場合でも、第1および第3の伝送線路1・3と第1の接地容量C1で形成される共振現象ならびに第2および第4の伝送線路2・4と第2および第3の接地容量C2・C3と平衡端子間容量C4で形成される共振現象によって不平衡端子ならびに平衡端子でのインピーダンスを調整することが可能となる為、不平衡端子ならびに平衡端子での最適整合を図ることが可能となり、使用周波数帯域において良好な挿入損失ならびに反射損失をもつバラントランスを提供することができる。
【0030】
このような構成の本発明のバラントランスは、第1〜第3の誘電体層11〜13を含む誘電体基板において、第1〜第5の伝送線路1〜5を誘電体基板の内部に形成されたストリップ線路またはコプレーナ線路で形成し、第1〜第3の伝送線路部1〜3の短絡端8を誘電体基板の内部に形成したスルーホール導体やビア導体等の貫通導体により、または誘電体基板の側面に形成したメタライズ導体層やいわゆるキャスタレーション導体等による端子電極を介することにより、またはこれら貫通導体および端子電極双方により第1および第2の接地電極ならびに外部の接地と接続して接地するとともに、第1〜第3の接地容量C1〜C3および平衡端子間容量C4をこの同じ誘電体基板の容量形成領域に内蔵したコンデンサ、または誘電体基板上に実装したコンデンサで構成することにより、高周波信号の伝送特性に優れたバラントランスとして実現することができ、伝送線路とコンデンサを一体的に形成することができて、高周波回路に好適なバラントランスを提供することができる。
【0031】
なお、図1および図2において、これら第1〜第3の接地容量C1〜C3および平衡端子間容量C4ならびに貫通導体および端子電極の図示は省略している。また、図2においては第1〜第3の誘電体層11〜13の図示は省略している。
【0032】
次に、図3〜図6は本発明のバラントランスの実施の形態の例を示した断面図であり、図1および図2と同じ部位に対応するものは同一符号で示してある。図3〜図6において、20は誘電体基板、21は貫通導体、22〜24はそれぞれ誘電体基板20に内蔵したコンデンサ(容量発生領域)を構成する第1〜第3の容量電極パターン、25は誘電体基板20上に実装されたコンデンサ、26はコンデンサ25を実装するための部品実装パッドを示す。
【0033】
なお、図3〜図6には、第1〜第3の設置容量C1〜C3および平衡端子間容量C4の符号とともに、コンデンサの記号が書き加えてある。また、第4の伝送線路4の一端と第1の接地容量C1および不平衡端子INとを接続する導体、第1・第2の伝送線路1・2の他端と接地容量C2・C3および第1・第2の平衡端子OUT1・OUT2とを接続する導体、第1〜第3の伝送線路1〜3の一端に接続される短絡導体は図示されていない。
【0034】
図3は、第1〜第5の伝送線路1〜5を誘電体基板20の内部に紙面垂直方向に形成し、かつ、第1の接地容量C1ならびに平衡端子間容量C4を誘電体基板20の表面に形成された部品実装パッド26上に実装したコンデンサ25で構成し、第2および第3の接地容量C2・C3を誘電体基板20の表面に形成した部品実装パッド26および第2の接地電極7の間で形成した構成例を示すものである。また、平行端子間容量C4を、誘電体基板20の表面に形成された部品実装パッド26上に実装したコンデンサ25で形成した構成例を示すものである。
【0035】
図4は、第1〜第5の伝送線路1〜5を誘電体基板20の内部に紙面垂直方向に形成し、かつ、平衡端子間容量C4を誘電体基板20の表面に形成された部品実装パッド26上に実装したコンデンサ25で構成し、第1の接地容量C1を誘電体基板20の内部に形成した第1の容量電極パターン22と第1および第2の接地電極6・7の間でそれぞれ形成し、第2および第3の接地容量C2・C3を誘電体基板20の表面に形成した部品実装パッド26および接地電極7の間で形成した構成例を示すものである。
【0036】
図5は、第1〜第5の伝送線路1〜5を誘電体基板20の内部に紙面垂直方向に形成し、かつ、第1の接地容量C1を誘電体基板20の表面に形成された部品実装パッド26上に実装したコンデンサ25で構成し、平衡端子間容量C4を誘電体基板20の内部に形成した第2の容量電極パターン23および第3の容量電極パターン24の間で形成し、第2および第3の接地容量C2・C3をそれぞれ第2の容量電極パターン23および第3の容量電極パターン24と第1および第2の接地電極6・7の間でそれぞれ形成した構成例を示すものである。
【0037】
図6は、第1〜第5の伝送線路1〜5を誘電体基板20の内部に紙面垂直方向に形成し、かつ、第1の接地容量C1を誘電体基板20の内部に形成した第1の容量電極パターン22と第1および第2の接地電極6・7の間でそれぞれ形成し、平衡端子間容量C4を誘電体基板20の内部に形成した第2の容量電極パターン23および第3の容量電極パターン24の間で形成し、第2および第3の接地容量C2・C3をそれぞれ第2の容量電極パターン23および第3の容量電極パターン24と第1および第2の接地電極6・7の間でそれぞれ形成した構成例を示すものである。
【0038】
これら図3〜図6に示す例のような構成とすることによって、第1〜第3の接地容量C1〜C3および平衡端子間容量C4を、誘電体基板20に内蔵した第1〜第3の容量電極パターン22〜24によるコンデンサ、または誘電体基板20の表面に形成された部品実装パッド26上に実装したコンデンサ25で構成できることから、このバラントランスを用いる高周波回路の仕様に応じて、第1〜第3の接地容量C1〜C3および平衡端子間容量C4を形成する最適な組合せを選択することが可能となり、設計自由度が向上するとともに、高周波回路とともに誘電体基板に一体化して構成することが可能な、小型で高性能なバラントランスを提供することができる。
【0039】
本発明のバラントランスを形成するに当たり、このような順次積層された第1〜第3の誘電体層1〜3を含む誘電体基板20やストリップ線路・コプレーナ線路等による第1〜第5の伝送線路1〜5、第1および第2の接地電極6・7、不平衡端子IN、平衡端子OUT1・OUT2、第1〜第3の容量電極パターン22〜24、部品実装パッド26、端子電極ならびに貫通導体21、その他これらを接続する接続導体は、周知の高周波用配線基板に使用される種々の材料・形態のものを使用することができる。
【0040】
本発明のバラントランスに用いる第1〜第3の誘電体層1〜3を含む誘電体基板20としては、例えばアルミナセラミックス・ムライトセラミックス等のセラミックス材料やガラスセラミックス等の無機系材料、あるいは四ふっ化エチレン樹脂(ポリテトラフルオロエチレン;PTFE)・四ふっ化エチレン−エチレン共重合樹脂(テトラフルオロエチレン−エチレン共重合樹脂;ETFE)・四ふっ化エチレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂(テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合樹脂;PFA)等のフッ素樹脂やガラスエポキシ樹脂・ポリイミド等の樹脂系材料等が用いられる。これら誘電体基板の形状や寸法(厚みや幅・長さ)は、使用される周波数や用途等に応じて設定される。
【0041】
本発明の第1〜第5の伝送線路1〜5、第1および第2の接地電極6・7、貫通導体21、第1〜第3の容量電極パターン22〜24、部品実装パッド26、その他これらを接続する接続導体は、高周波信号伝送用の金属材料の導体層、例えばCu層・Mo−Mnのメタライズ層上にNiメッキ層およびAuメッキ層を被着させたもの・Wのメタライズ層上にNiメッキ層およびAuメッキ層を被着させたもの・Cr−Cu合金層・Cr−Cu合金層上にNiメッキ層およびAuメッキ層を被着させたもの・Ta2N層上にNi−Cr合金層およびAuメッキ層を被着させたもの・Ti層上にPt層およびAuメッキ層を被着させたもの、またはNi−Cr合金層上にPt層およびAuメッキ層を被着させたもの等を用いて、厚膜印刷法あるいは各種の薄膜形成方法やメッキ法等により形成される。その厚みや幅も、伝送される高周波信号の周波数や用途等に応じて設定される。
【0042】
本発明のバラントランスに用いる第1〜第3の誘電体層1〜3を含む誘電体基板20の作製にあたっては、例えば誘電体基板がガラスセラミックスから成る場合であれば、まず誘電体基板となるガラスセラミックスのグリーンシートを準備し、これに所定の打ち抜き加工を施して貫通導体となる貫通孔を形成した後、スクリーン印刷法によりCu等の導体ペーストを貫通孔に充填するとともに、所定の伝送線路パターンおよびその他の導体層のパターンを印刷塗布する。次に、850〜1000℃で焼成を行ない、最後に誘電体基板20の各表面導体層上にNiメッキおよびAuメッキを施す。
【0043】
【実施例】
図7および図8は、図1に示す構成の本発明のバラントランスと、図9に示す従来のバラントランスにおいて、平衡端子OUT1・OUT2に出力される2つの平衡信号間の振幅レベルの差および逆相からの位相のずれをシミュレーションで比較した結果を示す各線図である。
【0044】
このシミュレーションは、それぞれ図1および図9に示す構成となる各部分に、以下に示すパラメータを用いてシミュレーションモデルを作製し、実施した。
【0045】
【表1】
図7および図8において、横軸はいずれも周波数(単位:GHz)を、縦軸はそれぞれ振幅レベル差(単位:dB)および位相差(逆相からの位相のずれ)(単位:deg)を表わし、各特性曲線は、Aが本発明のバラントランスにおける結果を、Bが図9に示す従来のバラントランスにおける結果を示している。
【0046】
図7および図8に示す結果から明らかなように、本発明のバラントランスによれば、第1および第2の伝送線路の幅W1および幅W2を独立に調整することによって、2つの平衡信号間の逆相からの位相のずれおよび振幅レベルの差に寄与する、第1および第3の伝送線路間ならびに第2および第4の伝送線路間で形成される電磁界結合量を任意に調整することによってバラントランスの不平衡端子INに不平衡信号を入力して、バラントランスの平衡端子OUT1・OUT2より2つの平衡信号を取り出す際の、振幅レベルの差および逆相からの位相のずれを調整することができる。
【0047】
例えば、2.65GHzにおける振幅レベル差および位相差についてみると、
A:振幅レベル差 0.0dB、位相差177deg
B:振幅レベル差 −0.25dB、位相差172deg
であり、従来のバラントランスにおける結果(B)に比べて、本発明のバラントランスにおける結果(A)は、振幅レベルの差および逆相からの位相のずれを調整し改善することができる。
【0048】
なお、本発明は以上の実施の形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更・改良を加えることは何ら差し支えない。
【0049】
例えば、本発明のバラントランスを構成する第1〜第5の伝送線路1〜5は、図1および図2に図示するように、それぞれ必ずしも直線状の伝送線路により形成されるものに限られるものではなく、それぞれ角型状や円形状等に折り曲げた伝送線路や、コの字型・スパイラル形状・ミアンダライン形状の伝送線路等で形成したりすることができる。このような形状に形成することで、バラントランスを用いる高周波回路の仕様に応じて、複数の誘電体層から成る誘電体基板の内部に、高周波信号の伝送特性に優れた伝送線路部により、高周波回路とともに誘電体基板に一体化して構成する際の設計自由度が向上するとともに、小型で高性能なバラントランスを提供することが可能となる。
【0050】
また、第1〜第5の伝送線路1〜5は、それぞれ単一の線路導体で形成するものに限られるものではなく、それぞれ電磁気的に1つの伝送線路とみなせるような2個以上の導体で形成してもよい。
【0051】
さらにまた、図3〜図6に示した例では、誘電体基板20の内部に第1〜第3の容量電極パターン22〜24を形成する場合として各々1個の容量電極パターンで形成した例を示しているが、必ずしもこの例のものに限られるものではなく、それぞれ電気的に1つの容量とみなせるような2個以上の導体で形成してもよい。
【0052】
【発明の効果】
本発明のバラントランスによれば、第1および第2の伝送線路はそれぞれ幅W1および幅W2を有し、第3〜第5の伝送線路は略同一の幅W3を有するとともに、W3>W1かつW3>W2であり、第3および第4の伝送線路は、積層方向から見て平行に、かつ第1および第2の伝送線路を覆うように配していることから、複数の誘電体層を積層する工程において発生する積層ずれが生じても、第1および第3の伝送線路間ならびに第2および第4の伝送線路間の電磁界結合量の変化を抑えることができ、このため、複数の誘電体層を積層する工程において発生する積層ずれによって生じるバラントランスの特性が変動することを低減することができる。
【0053】
また、第1および第2の伝送線路の幅W1および幅W2を、W1≠W2としたことから、第1および第3の伝送線路間ならびに第2および第4の伝送線路間の電磁界結合量のバランスを調整することができ、このため、バラントランスを外部回路と接続する際に生じる、逆相となるべき2つの平衡信号間の位相のずれおよび振幅レベルの差を調整することができる。
【0054】
また、不平衡端子と第1または第2の接地電極との間に第1の接地容量を、第1および第2の平衡端子と第1または第2の接地電極との間にそれぞれ第2および第3の接地容量を、第1および第2の平衡端子間に平衡端子間容量をそれぞれ接続したことから、第1および第3の伝送線路間ならびに第2および第4の伝送線路間の電磁界結合量の結合係数が小さい場合でも、共振現象によって不平衡端子ならびに平衡端子での最適整合を図ることが可能となり、使用周波数帯域において良好な挿入損失ならびに反射損失をもつバラントランスを提供することができる。
【0055】
また、本発明のバラントランスは、第1〜第3の誘電体層を含む誘電体基板において、誘電体基板は内部に形成した貫通導体および/または側面に形成した端子電極を有し、第1〜第3の伝送線路の各短絡端を誘電体基板の内部に形成した貫通導体および/または側面に形成した端子電極を介して接地するとともに、第1〜第3の接地容量および平衡端子間容量は誘電体基板に内蔵した、または誘電体基板上に実装したコンデンサから成るものとするときには、このバラントランスを用いる高周波回路の仕様に応じて、複数の誘電体層から成る誘電体基板の表面または内部に高周波信号の伝送特性に優れた第1〜第5の伝送線路を形成するとともに、第1〜第3の接地容量および平衡端子間容量を誘電体基板に内蔵した、または誘電体基板上に実装したコンデンサで構成できることから、設計自由度が向上するとともに、第1〜第5の伝送線路とともにこれら容量を誘電体基板に一体化して構成することが可能となり、小型で高性能なバラントランスを提供することができる。
【0056】
以上のように、本発明によれば、伝送線路により構成されたバラントランスにおいて、複数の誘電体層を積層する工程において発生する積層ずれによるバラントランス特性の変動を低減することができる、高周波回路に好適なバラントランスを提供することができた。
【0057】
さらに、本発明によれば、伝送線路により構成されたバラントランスにおいて、バラントランスを外部回路と接続する際に生じる、2つの平衡信号間の逆相からの位相のずれおよび振幅レベルの差を調整することができる、高周波回路に好適なバラントランスを提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のバラントランスの実施の形態の一例を示す透視斜視図である。
【図2】本発明のバラントランスの実施の形態の一例を示す透視平面図である。
【図3】本発明のバラントランスの実施の形態の他の例を示す断面図である。
【図4】本発明のバラントランスの実施の形態の他の例を示す断面図である。
【図5】本発明のバラントランスの実施の形態の他の例を示す断面図である。
【図6】本発明のバラントランスの実施の形態の他の例を示す断面図である。
【図7】本発明のバラントランスおよび従来のバラントランスにおける出力平衡信号の振幅レベル差を示す線図である。
【図8】本発明のバラントランスおよび従来のバラントランスにおける出力平衡信号の位相差を示す線図である。
【図9】従来のバラントランスの例を示す回路図である。
【符号の説明】
1〜5・・・・・・・・・第1〜第5の伝送線路
6〜7・・・・・・・・・第1および第2の接地電極
8・・・・・・・・・・・短絡端
11〜13・・・・・・・・・第1〜第3の誘電体層
20・・・・・・・・・・・誘電体基板
21・・・・・・・・・・・貫通導体
22〜24・・・・・・・・・第1〜第3の容量電極パターン
25・・・・・・・・・・・コンデンサ
26・・・・・・・・・・・部品実装パッド
C1〜C3・・・・・・・第1〜第3の接地容量
C4・・・・・・・・・・平衡端子間容量
IN・・・・・・・・・・不平衡端子(入出力端子)
OUT1、OUT2・・・平衡端子(入出力端子)
Claims (2)
- 第1の誘電体層と、該第1の誘電体層の上に積層された第2の誘電体層と、該第2の誘電体層の上に積層された第3の誘電体層と、前記第1の誘電体層の下面に配された第1の接地電極と、前記第1および第2の誘電体層の間に配された第1および第2の伝送線路と、前記第2および第3の誘電体層の間に配された第3乃至第5の伝送線路と、前記第3の誘電体層の上面に配された第2の接地電極とから成り、
前記第1乃至第4の伝送線路は略同一の長さを有し、
前記第1および第2の伝送線路はそれぞれ幅W1および幅W2を有し、前記第3乃至第5の伝送線路は略同一の幅W3を有するとともに、W3>W1かつW3>W2かつW1≠W2であり、
前記第3および第4の伝送線路は、積層方向から見て平行に、かつ前記第1および第2の伝送線路を覆うように配され、
前記第1および第2の接地電極は前記第1乃至第5の伝送線路を覆うように配されており、
前記第1乃至第3の伝送線路はそれぞれ一端に短絡端を有し、前記第4の伝送線路の一端を不平衡端子とし、前記第3および第4の伝送線路の他端はそれぞれ前記第5の伝送線路の両端に電気的に接続されているとともに、前記第1および第2の伝送線路の前記短絡端はそれぞれ前記第2の誘電体層を挟んで前記不平衡端子および第3の伝送線路の前記短絡端と対向する位置に配され、
前記第1および第2の伝送線路の他端をそれぞれ第1および第2の平衡端子とし、かつ前記不平衡端子と前記第1または第2の接地電極との間に第1の接地容量を、前記第1および第2の前記平衡端子と前記第1または第2の接地電極との間にそれぞれ第2および第3の接地容量を、前記第1および第2の前記平衡端子間に平衡端子間容量をそれぞれ接続したことを特徴とするバラントランス。 - 前記第1乃至第3の誘電体層を含む誘電体基板において、前記誘電体基板は内部に形成した貫通導体および/または側面に形成した端子電極を有し、前記第1乃至第3の伝送線路の前記各短絡端を前記誘電体基板の内部に形成した前記貫通導体および/または側面に形成した前記端子電極を介して接地するとともに、前記第1乃至第3の接地容量および前記平衡端子間容量は前記誘電体基板に内蔵した、または前記誘電体基板上に実装したコンデンサから成ることを特徴とする請求項1記載のバラントランス。
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2003
- 2003-02-25 JP JP2003046814A patent/JP2004260377A/ja active Pending
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