JP2021078055A - Impedance converter circuit and impedance converter - Google Patents

Impedance converter circuit and impedance converter Download PDF

Info

Publication number
JP2021078055A
JP2021078055A JP2019204923A JP2019204923A JP2021078055A JP 2021078055 A JP2021078055 A JP 2021078055A JP 2019204923 A JP2019204923 A JP 2019204923A JP 2019204923 A JP2019204923 A JP 2019204923A JP 2021078055 A JP2021078055 A JP 2021078055A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wiring
branch
impedance
line
impedance conversion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2019204923A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP7342640B2 (en
Inventor
理人 西森
Michihito Nishimori
理人 西森
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP2019204923A priority Critical patent/JP7342640B2/en
Publication of JP2021078055A publication Critical patent/JP2021078055A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7342640B2 publication Critical patent/JP7342640B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

To provide an impedance converter circuit capable of reducing circuit area, and an impedance converter.SOLUTION: The impedance converter circuit includes a transmission line including lamination of a first wiring layer and a second wiring layer that is connected to the ground. The first wiring layer has a main line and a branch line that is connected to the main line at the branching point. The second wiring layer has a first wiring that is connected to the main line or the branching point, and a second wiring opposing the branch line. For example, when the second wiring is connected to the ground and when a first current flows on the branch line, a second current flows on the second wiring opposite to the first current.SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

本発明は、インピーダンス変換回路及びインピーダンス変換器に関する。 The present invention relates to an impedance conversion circuit and an impedance converter.

特性インピーダンスZのマイクロストリップ線路に、インピーダンスの整合を保ったまま、特性インピーダンスZの4つの伝送線路を接続可能にする電力分配器が知られている(例えば、特許文献1参照)。 A power distributor that enables connection of four transmission lines having characteristic impedance Z 0 to a microstrip line having characteristic impedance Z 0 while maintaining impedance matching is known (see, for example, Patent Document 1).

特開平9−246817号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 9-2461817

しかしながら、入出力間の特性インピーダンスのインピーダンス変換比を大きくしようとすると、回路面積が増大する場合がある。 However, if an attempt is made to increase the impedance conversion ratio of the characteristic impedance between the input and output, the circuit area may increase.

本開示は、回路面積の縮小が可能なインピーダンス変換回路及びインピーダンス変換器を提供する。 The present disclosure provides an impedance conversion circuit and an impedance converter capable of reducing the circuit area.

本開示は、
第1配線層と、グランドに接続される第2配線層とが積層する伝送線路を備え、
前記第1配線層は、本線と、前記本線に分岐部で接続される分岐線とを有し、
前記第2配線層は、前記本線又は前記分岐部に接続される第1配線と、前記分岐線に対向する第2配線とを有する、インピーダンス変換回路を提供する。
This disclosure is
A transmission line in which a first wiring layer and a second wiring layer connected to the ground are laminated is provided.
The first wiring layer has a main line and a branch line connected to the main line at a branch portion.
The second wiring layer provides an impedance conversion circuit having a first wiring connected to the main line or the branch portion and a second wiring facing the branch line.

また、本開示は、
第1端子と、
第2端子と、
第3端子と、
第1配線層と、グランドに接続される第2配線層とが積層する伝送線路とを備え、
前記第1配線層は、前記第1端子に接続される本線と、前記本線に分岐部で接続され且つ前記第2端子及び前記第3端子に接続される分岐線とを有し、
前記第2配線層は、前記本線又は前記分岐部に接続される第1配線と、前記分岐線に対向する第2配線とを有する、インピーダンス変換器を提供する。
In addition, this disclosure is
1st terminal and
2nd terminal and
With the 3rd terminal
A transmission line in which a first wiring layer and a second wiring layer connected to the ground are laminated is provided.
The first wiring layer has a main line connected to the first terminal and a branch line connected to the main line at a branch portion and connected to the second terminal and the third terminal.
The second wiring layer provides an impedance converter having a first wiring connected to the main line or the branch portion and a second wiring facing the branch line.

本開示の技術によれば、回路面積の縮小が可能なインピーダンス変換回路及びインピーダンス変換器を提供できる。 According to the technique of the present disclosure, it is possible to provide an impedance conversion circuit and an impedance converter capable of reducing the circuit area.

インピーダンス変換器の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the impedance converter. インピーダンス変換回路の第1比較例の平面図である。It is a top view of the 1st comparative example of an impedance conversion circuit. インピーダンス変換回路の第2比較例の平面図である。It is a top view of the 2nd comparative example of the impedance conversion circuit. インピーダンス変換回路の第3比較例の平面図である。It is a top view of the 3rd comparative example of the impedance conversion circuit. インピーダンス変換回路の第1構成例の平面図である。It is a top view of the 1st configuration example of an impedance conversion circuit. インピーダンス変換回路の第1構成例の断面図である。It is sectional drawing of the 1st configuration example of an impedance conversion circuit. インピーダンス変換回路の第1構成例の回路図である。It is a circuit diagram of the 1st configuration example of an impedance conversion circuit. インピーダンス変換回路の第1構成例におけるインピーダンス変換比のシミュレーション結果を例示する図である。It is a figure which illustrates the simulation result of the impedance conversion ratio in the 1st configuration example of an impedance conversion circuit. トランスフォーマの回路図である。It is a circuit diagram of a transformer. インピーダンス変換回路の第1構成例における信号のシミュレーション結果を例示する図である。It is a figure which illustrates the simulation result of the signal in the 1st configuration example of an impedance conversion circuit. インピーダンス変換回路の第2構成例の平面図である。It is a top view of the 2nd configuration example of an impedance conversion circuit. インピーダンス変換回路の第2構成例の回路図である。It is a circuit diagram of the 2nd configuration example of an impedance conversion circuit. インピーダンス変換回路の第2構成例におけるインピーダンス変換比のシミュレーション結果を例示する図である。It is a figure which illustrates the simulation result of the impedance conversion ratio in the 2nd configuration example of an impedance conversion circuit. インピーダンス変換回路の第3構成例の平面図である。It is a top view of the 3rd configuration example of an impedance conversion circuit. インピーダンス変換回路の第3構成例の断面図である。It is sectional drawing of the 3rd structural example of an impedance conversion circuit.

以下、本開示の技術について図面を参照して説明する。なお、以下の説明において、X軸方向、Y軸方向、Z軸方向は、それぞれ、X軸に平行な方向、Y軸に平行な方向、Z軸に平行な方向を表す。X軸方向とY軸方向とZ軸方向は、互いに直交する。XY平面、YZ平面、ZX平面は、それぞれ、X軸方向及びY軸方向に平行な仮想平面、Y軸方向及びZ軸方向に平行な仮想平面、Z軸方向及びX軸方向に平行な仮想平面を表す。 Hereinafter, the technique of the present disclosure will be described with reference to the drawings. In the following description, the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction represent a direction parallel to the X-axis, a direction parallel to the Y-axis, and a direction parallel to the Z-axis, respectively. The X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction are orthogonal to each other. The XY plane, YZ plane, and ZX plane are a virtual plane parallel to the X-axis direction and the Y-axis direction, a virtual plane parallel to the Y-axis direction and the Z-axis direction, and a virtual plane parallel to the Z-axis direction and the X-axis direction, respectively. Represents.

図1は、インピーダンス変換器の構成例を示す図である。図1に示すインピーダンス変換器200は、マイクロストリップライン等の伝送線路30を用いて、異なる特性インピーダンスの間でインピーダンスマッチングを行うことで、インピーダンス変換器200を通過する高周波信号の減衰を抑制する。インピーダンス変換器200は、複数のコネクタ21,22,23と、複数のコネクタ21,22,23を相互に接続するインピーダンス変換回路100とを備える。 FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of an impedance converter. The impedance converter 200 shown in FIG. 1 suppresses attenuation of high-frequency signals passing through the impedance converter 200 by performing impedance matching between different characteristic impedances using a transmission line 30 such as a microstrip line. The impedance converter 200 includes a plurality of connectors 21 and 22,23 and an impedance conversion circuit 100 that connects the plurality of connectors 21, 22, 23 to each other.

第1コネクタ21は、インピーダンス変換器の第1端子の一例であり、例えば、増幅器11等の第1外部デバイスが接続される。第1コネクタ21は、インピーダンス変換回路100の第1ポートに接続される。第2コネクタ22は、インピーダンス変換器の第2端子の一例であり、例えば、増幅器12等の第2外部デバイスが接続される。第2コネクタ22は、インピーダンス変換回路100の第2ポートに接続される。第3コネクタ23は、インピーダンス変換器の第3端子の一例であり、例えば、増幅器13等の第3外部デバイスが接続される。第3コネクタ23は、インピーダンス変換回路100の第3ポートに接続される。 The first connector 21 is an example of the first terminal of the impedance converter, and for example, a first external device such as an amplifier 11 is connected to the first connector 21. The first connector 21 is connected to the first port of the impedance conversion circuit 100. The second connector 22 is an example of the second terminal of the impedance converter, and for example, a second external device such as an amplifier 12 is connected to the second connector 22. The second connector 22 is connected to the second port of the impedance conversion circuit 100. The third connector 23 is an example of the third terminal of the impedance converter, and for example, a third external device such as an amplifier 13 is connected to the third connector 23. The third connector 23 is connected to the third port of the impedance conversion circuit 100.

インピーダンス変換回路100は、複数のコネクタ21,22,23の間に接続される伝送線路30を有する。伝送線路30は、第1コネクタ21が接続される第1ポートと、第2コネクタ22が接続される第2ポートと、第3コネクタ23が接続される第3ポートとを有する。 The impedance conversion circuit 100 has a transmission line 30 connected between a plurality of connectors 21, 22, 23. The transmission line 30 has a first port to which the first connector 21 is connected, a second port to which the second connector 22 is connected, and a third port to which the third connector 23 is connected.

インピーダンス変換器200は、第1コネクタ21から入力される信号を、第2コネクタ22から出力される信号と第3コネクタ23から出力される信号とに分配する分配器として使用可能な部品である。インピーダンス変換器200が分配器として使用される場合、例えば、第1コネクタ21には増幅器11の出力部が接続され、第2コネクタ22には増幅器12の入力部が接続され、第3コネクタ23には増幅器13の入力部が接続される。 The impedance converter 200 is a component that can be used as a distributor that distributes a signal input from the first connector 21 into a signal output from the second connector 22 and a signal output from the third connector 23. When the impedance converter 200 is used as a distributor, for example, the output unit of the amplifier 11 is connected to the first connector 21, the input unit of the amplifier 12 is connected to the second connector 22, and the input unit of the amplifier 12 is connected to the third connector 23. Is connected to the input unit of the amplifier 13.

あるいは、インピーダンス変換器200は、第2コネクタ22から入力される信号と第3コネクタ23から入力される信号とを合成し、合成した信号を第1コネクタ21から出力する合成器として使用可能な部品である。インピーダンス変換器200が合成器として使用される場合、例えば、第1コネクタ21には増幅器11の入力部が接続され、第2コネクタ22には増幅器12の出力部が接続され、第3コネクタ23には増幅器13の出力部が接続される。 Alternatively, the impedance converter 200 is a component that can be used as a synthesizer that synthesizes a signal input from the second connector 22 and a signal input from the third connector 23 and outputs the synthesized signal from the first connector 21. Is. When the impedance converter 200 is used as a synthesizer, for example, the input unit of the amplifier 11 is connected to the first connector 21, the output unit of the amplifier 12 is connected to the second connector 22, and the output unit of the amplifier 12 is connected to the third connector 23. Is connected to the output unit of the amplifier 13.

図2は、1:2のインピーダンス変換比でインピーダンス変換するインピーダンス変換回路の一例を示す平面図である。図2に示すインピーダンス変換回路100Aは、分岐部34を有する伝送線路30を備える。インピーダンス変換回路100Aは、第1ポート31側の50Ωのインピーダンスと第2ポート32及び第3ポート33側の100Ωのインピーダンスとの間でインピーダンスマッチングを行う。 FIG. 2 is a plan view showing an example of an impedance conversion circuit that performs impedance conversion with an impedance conversion ratio of 1: 2. The impedance conversion circuit 100A shown in FIG. 2 includes a transmission line 30 having a branch portion 34. The impedance conversion circuit 100A performs impedance matching between the impedance of 50Ω on the side of the first port 31 and the impedance of 100Ω on the side of the second port 32 and the third port 33.

しかしながら、1:2を超えるインピーダンス変換比でインピーダンス変換を行いたい場合、インピーダンス変換回路の回路面積が増大する場合がある。例えば図3,4のように、第1ポート31側の50Ωのインピーダンスと第2ポート32及び第3ポート33側の200Ωのインピーダンスとの間で1:4のインピーダンス変換比でインピーダンス変換を行いたい場合がある。図3のインピーダンス変換回路100Bでは、1:4のインピーダンス変換比の実現のために、第1ポート31と分岐部34との間の伝送線路の電気長をλ/4に長くしているので、回路規模が増大する。図4のインピーダンス変換回路100Cでは、1:4のインピーダンス変換比の実現のため、分岐部34と第2ポート32との間および分岐部34と第3ポート33との間の各伝送線路の電気長をλ/4に長くしているので、回路規模が増大する。 However, when impedance conversion is desired to be performed with an impedance conversion ratio exceeding 1: 2, the circuit area of the impedance conversion circuit may increase. For example, as shown in FIGS. 3 and 4, we want to perform impedance conversion with an impedance conversion ratio of 1: 4 between the impedance of 50Ω on the 1st port 31 side and the impedance of 200Ω on the 2nd port 32 and the 3rd port 33 side. In some cases. In the impedance conversion circuit 100B of FIG. 3, in order to realize an impedance conversion ratio of 1: 4, the electrical length of the transmission line between the first port 31 and the branch portion 34 is lengthened to λ / 4. The circuit scale increases. In the impedance conversion circuit 100C of FIG. 4, in order to realize an impedance conversion ratio of 1: 4, the electricity of each transmission line between the branch portion 34 and the second port 32 and between the branch portion 34 and the third port 33 Since the length is increased to λ / 4, the circuit scale is increased.

本開示は、1:2を超えるインピーダンス変換比でインピーダンス変換を行う場合でも、インピーダンス変換回路の回路面積を縮小可能な技術を提供する。 The present disclosure provides a technique capable of reducing the circuit area of an impedance conversion circuit even when impedance conversion is performed with an impedance conversion ratio exceeding 1: 2.

<第1構成例>
図5は、本開示の技術に係るインピーダンス変換回路の第1の構成例の平面図である。図5に示すインピーダンス変換回路101は、第1ポート41側のインピーダンスと第2ポート42及び第3ポート43側のインピーダンスとの間で1:2を超えるインピーダンス変換比でインピーダンスマッチングを行うことが可能な構成を備える。インピーダンス変換回路101は、分配回路又は合成回路として使用可能な回路である。
<First configuration example>
FIG. 5 is a plan view of a first configuration example of the impedance conversion circuit according to the technique of the present disclosure. The impedance conversion circuit 101 shown in FIG. 5 can perform impedance matching between the impedance on the first port 41 side and the impedance on the second port 42 and the third port 43 side with an impedance conversion ratio exceeding 1: 2. It has a various configurations. The impedance conversion circuit 101 is a circuit that can be used as a distribution circuit or a synthesis circuit.

インピーダンス変換回路101は、伝送線路91を備える。伝送線路91は、ポート41〜43に接続される第1配線層40と、グランド62に接続される第2配線層50とを有する。 The impedance conversion circuit 101 includes a transmission line 91. The transmission line 91 has a first wiring layer 40 connected to ports 41 to 43 and a second wiring layer 50 connected to the ground 62.

図6は、インピーダンス変換回路の第1の構成例の断面図である。第1配線層40及び第2配線層50は、誘電体を主成分とする基板60に形成された導体であり、基板60の誘電体部分を挟んで積層している。第1配線層40は、基板60の厚さ方向(Z軸方向)で第2配線層50と対向して配置されている。 FIG. 6 is a cross-sectional view of a first configuration example of the impedance conversion circuit. The first wiring layer 40 and the second wiring layer 50 are conductors formed on the substrate 60 containing a dielectric as a main component, and are laminated with the dielectric portion of the substrate 60 interposed therebetween. The first wiring layer 40 is arranged so as to face the second wiring layer 50 in the thickness direction (Z-axis direction) of the substrate 60.

図5において、第1配線層40は、第1ポート41に一端が接続される本線45と、本線45の他端に分岐部44で各々の一端が接続される分岐線46,47とを有する。分岐線46の他端は、第2ポート42が接続され、分岐線47の他端は、第3ポート43が接続される。第2配線層50は、本線45にビア61を介して各々の一端が接続される配線部51,53と、分岐線46,47に対向する配線部52,54とを有する。配線部52,54は、グランド62に接続される。配線部51,53は、本線45に接続される第1配線の一例であり、配線部52,54は、分岐線46,47に対向する第2配線の一例である。ビア61は、基板60にZ軸方向に形成されている。 In FIG. 5, the first wiring layer 40 has a main line 45 to which one end is connected to the first port 41, and branch lines 46 and 47 to which one end is connected to the other end of the main line 45 by a branch portion 44. .. The second port 42 is connected to the other end of the branch line 46, and the third port 43 is connected to the other end of the branch line 47. The second wiring layer 50 has wiring portions 51 and 53 to which one end of each is connected to the main line 45 via a via 61, and wiring portions 52 and 54 facing the branch lines 46 and 47. The wiring portions 52 and 54 are connected to the ground 62. The wiring portions 51 and 53 are examples of the first wiring connected to the main line 45, and the wiring portions 52 and 54 are examples of the second wiring facing the branch lines 46 and 47. The via 61 is formed on the substrate 60 in the Z-axis direction.

配線部52,54が分岐線46,47に対向することで、配線部52,54と分岐線46,47とを結合させることができる。また、配線部52,54がZ軸方向で分岐線46,47に対向することで、Z軸方向からの平面視で、分岐線46,47の少なくとも一部が配線部52,54と重複するので、インピーダンス変換回路101のXY平面における回路面積を縮小できる。また、配線部52,54が分岐部44に対向することで、配線部52,54と分岐線46,47との結合度が増すので、寸法誤差等によるインピーダンス変換比のずれが生じ難く、インピーダンス変換比の調整が容易になる。 Since the wiring portions 52 and 54 face the branch lines 46 and 47, the wiring portions 52 and 54 and the branch lines 46 and 47 can be coupled to each other. Further, since the wiring portions 52 and 54 face the branch lines 46 and 47 in the Z-axis direction, at least a part of the branch lines 46 and 47 overlaps with the wiring portions 52 and 54 in a plan view from the Z-axis direction. Therefore, the circuit area of the impedance conversion circuit 101 in the XY plane can be reduced. Further, since the wiring portions 52 and 54 face the branch portion 44, the degree of coupling between the wiring portions 52 and 54 and the branch lines 46 and 47 is increased, so that the impedance conversion ratio is less likely to deviate due to a dimensional error or the like, and the impedance. The conversion ratio can be easily adjusted.

また、図1のインピーダンス変換回路100を、回路面積の縮小が可能なインピーダンス変換回路101に置換することで、1:2を超えるインピーダンス変換比でインピーダンス変換するインピーダンス変換器200の小型化が可能となる。 Further, by replacing the impedance conversion circuit 100 of FIG. 1 with an impedance conversion circuit 101 capable of reducing the circuit area, it is possible to reduce the size of the impedance converter 200 that converts impedance with an impedance conversion ratio exceeding 1: 2. Become.

次に、インピーダンス変換回路101の構成について、より詳細に説明する。 Next, the configuration of the impedance conversion circuit 101 will be described in more detail.

図5において、第1配線層40は、第1ポート41に一端が接続される本線45と、本線45の他端に分岐部44で一端が接続される第1分岐線46と、本線45の他端に分岐部44で一端が接続される第2分岐線47とを有する。 In FIG. 5, the first wiring layer 40 includes a main line 45 having one end connected to the first port 41, a first branch line 46 having one end connected to the other end of the main line 45 by a branch portion 44, and the main line 45. The other end has a second branch line 47 to which one end is connected by a branch portion 44.

本線45は、第1ポート41と分岐部44との間に接続される配線部であり、第1ポート41から分岐部44までX軸方向に延伸する。なお、本線45は、折れ曲がり形状を有する導体部でもよい。 The main line 45 is a wiring portion connected between the first port 41 and the branch portion 44, and extends from the first port 41 to the branch portion 44 in the X-axis direction. The main line 45 may be a conductor portion having a bent shape.

第1分岐線46は、本線45の端部に分岐部44で接続される導体部である。第1分岐線46は、分岐部44に接続される配線部であり、分岐部44と第2ポート42との間に接続される。第1分岐線46は、分岐部44から正のY軸方向に延伸してから、第2ポート42まで正のX軸方向に延伸するL字状の配線部である。なお、第1分岐線46は、他の折れ曲がり形状や直線状などの他の形態を有する導体部でもよい。 The first branch line 46 is a conductor portion connected to the end portion of the main line 45 by a branch portion 44. The first branch line 46 is a wiring portion connected to the branch portion 44, and is connected between the branch portion 44 and the second port 42. The first branch line 46 is an L-shaped wiring portion that extends from the branch portion 44 in the positive Y-axis direction and then extends to the second port 42 in the positive X-axis direction. The first branch line 46 may be a conductor portion having another shape such as another bent shape or a linear shape.

第2分岐線47は、本線45の端部に分岐部44で接続される導体部である。第2分岐線47は、分岐部44に接続される配線部であり、分岐部44と第3ポート43との間に接続される。第2分岐線47は、分岐部44から負のY軸方向に延伸してから、第3ポート43まで正のX軸方向に延伸するL字状の配線部である。なお、第2分岐線47は、他の折れ曲がり形状や直線状などの他の形態を有する導体部でもよい。 The second branch line 47 is a conductor portion connected to the end portion of the main line 45 by a branch portion 44. The second branch line 47 is a wiring portion connected to the branch portion 44, and is connected between the branch portion 44 and the third port 43. The second branch line 47 is an L-shaped wiring portion that extends from the branch portion 44 in the negative Y-axis direction and then extends to the third port 43 in the positive X-axis direction. The second branch line 47 may be a conductor portion having another shape such as a bent shape or a linear shape.

第2配線層50は、本線45の中間部にビア61を介して接続される接続部55と、接続部55に一端が接続される第1配線部51と、接続部55に一端が接続される第2配線部53とを有する。また、第2配線層50は、グランド62に接続される接地部56と、第1配線部51の他端と接地部56との間に接続される第3配線部52と、第2配線部53の他端と接地部56との間に接続される第4配線部54とを有する。 The second wiring layer 50 has a connecting portion 55 connected to the intermediate portion of the main line 45 via a via 61, a first wiring portion 51 having one end connected to the connecting portion 55, and one end connected to the connecting portion 55. It has a second wiring unit 53. Further, the second wiring layer 50 includes a grounding portion 56 connected to the ground 62, a third wiring portion 52 connected between the other end of the first wiring portion 51 and the grounding portion 56, and a second wiring portion. It has a fourth wiring portion 54 connected between the other end of the 53 and the grounding portion 56.

第1配線部51は、接続部55から正のY軸方向に延伸してから、第3配線部52の端部まで正のX軸方向に延伸するL字状の導体部である。第2配線部53は、接続部55から負のY軸方向に延伸してから、第4配線部54の端部まで正のX軸方向に延伸するL字状の導体部である。なお、第1配線部51及び第2配線部53は、他の折れ曲がり形状や直線状などの他の形態を有する導体部でもよい。 The first wiring portion 51 is an L-shaped conductor portion that extends from the connection portion 55 in the positive Y-axis direction and then extends to the end of the third wiring portion 52 in the positive X-axis direction. The second wiring portion 53 is an L-shaped conductor portion that extends from the connection portion 55 in the negative Y-axis direction and then extends in the positive X-axis direction to the end of the fourth wiring portion 54. The first wiring portion 51 and the second wiring portion 53 may be conductor portions having other forms such as other bent shapes and linear shapes.

第3配線部52は、接地部56から第1配線部51の端部まで正のY軸方向に延伸する直線状の導体部である。第4配線部54は、接地部56から第2配線部53の端部まで負のY軸方向に延伸する直線状の導体部である。なお、第3配線部52及び第4配線部54は、折れ曲がり形状を有する導体部でもよい。 The third wiring portion 52 is a linear conductor portion extending in the positive Y-axis direction from the grounding portion 56 to the end portion of the first wiring portion 51. The fourth wiring portion 54 is a linear conductor portion extending in the negative Y-axis direction from the grounding portion 56 to the end portion of the second wiring portion 53. The third wiring portion 52 and the fourth wiring portion 54 may be conductor portions having a bent shape.

第1分岐線46の少なくとも一部が第3配線部52と対向することで、第3配線部52と第1分岐線46との結合度が増すので、寸法誤差等によるインピーダンス変換比のずれが生じ難く、インピーダンス変換比の調整が容易になる。第2分岐線47の少なくとも一部が第4配線部54と対向することで、第4配線部54と第2分岐線47との結合度が増すので、寸法誤差等によるインピーダンス変換比のずれが生じ難く、インピーダンス変換比の調整が容易になる。接地部56が分岐部44に対向することで、接地部56から延びる配線部52,54と分岐部44から延びる分岐線46,47との結合度が増すので、寸法誤差等によるインピーダンス変換比のずれが生じ難く、インピーダンス変換比の調整が容易になる。 Since at least a part of the first branch line 46 faces the third wiring portion 52, the degree of coupling between the third wiring portion 52 and the first branch line 46 increases, so that the impedance conversion ratio shifts due to dimensional error or the like. It is unlikely to occur, and the impedance conversion ratio can be easily adjusted. Since at least a part of the second branch line 47 faces the fourth wiring portion 54, the degree of coupling between the fourth wiring portion 54 and the second branch line 47 increases, so that the impedance conversion ratio shifts due to dimensional error or the like. It is unlikely to occur, and the impedance conversion ratio can be easily adjusted. When the grounding portion 56 faces the branching portion 44, the degree of coupling between the wiring portions 52 and 54 extending from the grounding portion 56 and the branching lines 46 and 47 extending from the branching portion 44 increases, so that the impedance conversion ratio due to dimensional error or the like increases. Misalignment is unlikely to occur, and the impedance conversion ratio can be easily adjusted.

図7は、図5に示すインピーダンス変換回路101の回路図である。第1ポート41からの入力電流Iinは、第1配線層40に流れる第1電流I46,I47と、ビア61を介して第2配線層50に流れる第2電流I52,I54に分かれる。電流I46は、第1配線層40の分岐部44を経由して第1分岐線46に流れる電流を表し、電流I47は、第1配線層40の分岐部44を経由して第2分岐線47に流れる電流を表す。電流I52は、ビア61及び第1配線部51を経由して第3配線部52に流れる電流を表し、電流I54は、ビア61及び第2配線部53を経由して第4配線部54に流れる電流を表す。 FIG. 7 is a circuit diagram of the impedance conversion circuit 101 shown in FIG. The input currents I in from the first port 41 are the first currents I 46 and I 47 flowing through the first wiring layer 40 and the second currents I 52 and I 54 flowing through the second wiring layer 50 via the via 61. Divide. The current I 46 represents the current flowing through the first branch line 46 via the branch portion 44 of the first wiring layer 40, and the current I 47 represents the second branch via the branch portion 44 of the first wiring layer 40. Represents the current flowing through the wire 47. The current I 52 represents the current flowing through the via 61 and the first wiring section 51 to the third wiring section 52, and the current I 54 represents the current flowing through the via 61 and the second wiring section 53 to the fourth wiring section 54. Represents the current flowing through.

図7に示すように、インピーダンス変換回路101は、電流I46が流れているときに、電流I46とは逆向きの電流I52が流れるように形成されている。これにより、第1ポート41と第2ポート42との間において、1:2を超えるインピーダンス変換比でインピーダンス変換することが可能となる。また、図7に示すように、インピーダンス変換回路101は、電流I47が流れているときに、電流I47とは逆向きの電流I54が流れるように形成されている。これにより、第1ポート41と第3ポート43との間において、1:2を超えるインピーダンス変換比でインピーダンス変換することが可能となる。なぜなら、第1分岐線46と第3配線部52との結合回路、及び、第2分岐線47と第4配線部54との結合回路が、図9に示すようなトランスフォーマの形態に形成されているからである。 As shown in FIG. 7, the impedance conversion circuit 101, when the current I 46 is flowing, is formed so that the current I 52 in the reverse direction flows to the current I 46. This makes it possible to perform impedance conversion between the first port 41 and the second port 42 with an impedance conversion ratio exceeding 1: 2. Further, as shown in FIG. 7, the impedance conversion circuit 101, when the current I 47 is flowing, it is formed to flow the reverse current I 54 and the current I 47. As a result, impedance conversion can be performed between the first port 41 and the third port 43 with an impedance conversion ratio exceeding 1: 2. This is because the coupling circuit between the first branch line 46 and the third wiring portion 52 and the coupling circuit between the second branch line 47 and the fourth wiring portion 54 are formed in the form of a transformer as shown in FIG. Because there is.

図9は、トランスフォーマの回路図である。伝送線路TL1と伝送線路TL2が結合している場合、入力側の電圧をVin、出力側の電圧をVoutとすると、
in−0=Vout−Vin
という関係が成立するので、
out=2Vin
という関係が得られる。そして、入力側のインピーダンスをRS、出力側のインピーダンスをRL、インピーダンスRSに流れる電流をI、伝送線路TL1に流れる電流をI、伝送線路TL2に流れる電流をIとすると、
RL=Vout/I
=2Vin/0.5I
=4Vin/I
=4RS
という関係式が得られる。つまり、図9に示すトランスフォーマによれば、理論上、入力側と出力側のインピーダンスの比は、1:4になるので、1:2を超えるインピーダンス変換比でインピーダンス変換することが可能となる。
FIG. 9 is a circuit diagram of the transformer. If the transmission line TL1 and the transmission line TL2 is attached, voltage V in of the input side, the voltage of the output side is V out,
V in- 0 = V out −V in
Because the relationship is established
V out = 2V in
The relationship is obtained. Then, RS of the input-side impedance, the impedance of the output side RL, I 1 the current flowing in the current flowing through the impedance RS I, the transmission line TL1, the current flowing through the transmission line TL2 When I 2,
RL = V out / I 1
= 2V in / 0.5I
= 4V in / I
= 4RS
The relational expression is obtained. That is, according to the transformer shown in FIG. 9, theoretically, the impedance ratio between the input side and the output side is 1: 4, so that impedance conversion can be performed with an impedance conversion ratio exceeding 1: 2.

また、図9に示すトランスフォーマにおいて、Vout,Vin,I,Iとの関係は、下記の行列式のように、インピーダンスマトリックスによって表すことができる。 Further, in the transformer shown in FIG. 9, V out, V in, the relationship between I 1, I 2, as a matrix formula can be represented by an impedance matrix.

Figure 2021078055
Figure 2021078055

11とZ22は、伝送線路単体でのシングルエンドインピーダンス、Z12とZ21は、伝送線路間のカップリングモードインピーダンスを表す。2つの伝送線路が完全対称の場合、Z11=Z22、Z12=Z21が成立する。また、シングルエンドインピーダンスとカップリングモードインピーダンスとの差(Z11−Z12)は、オッドモードインピーダンスZといい、オッドモードインピーダンスZの2倍は、差動インピーダンスという。また、シングルエンドインピーダンスとカップリングモードインピーダンスとの和(Z11+Z12)は、イーブンモードインピーダンスZといい、イーブンモードインピーダンスZの0.5倍は、コモンモードインピーダンスという。 Z 11 and Z 22 represent the single-ended impedance of the transmission line alone, and Z 12 and Z 21 represent the coupling mode impedance between the transmission lines. When the two transmission lines are completely symmetrical, Z 11 = Z 22 and Z 12 = Z 21 are established. The difference between the single-ended impedance and the coupling mode impedance (Z 11- Z 12 ) is called the odd mode impedance Z o , and twice the odd mode impedance Z o is called the differential impedance. Further, the sum of the single-ended impedance and coupling mode impedance (Z 11 + Z 12) is referred to as the even mode impedance Z e, 0.5 times of the even mode impedance Z e, that the common mode impedance.

なお、図7に示すように、第1分岐線46と第3配線部52との結合回路において、点Aと点Bとの間に一定の長さの伝送線路(本線45及び第1配線部51)が存在するため、点Aと点Bとの間に位相差が生じ得る。このため、点Aの位相と点Bの位相とが図8のトランスフォーマと同様に揃うように、各伝送線路の長さや特性インピーダンスを調整することが好ましい。この点、第2分岐線47と第4配線部54との結合回路においても同様である。 As shown in FIG. 7, in the coupling circuit between the first branch line 46 and the third wiring portion 52, a transmission line (main line 45 and the first wiring portion) having a constant length between the points A and B is used. Since 51) exists, a phase difference may occur between the point A and the point B. Therefore, it is preferable to adjust the length and characteristic impedance of each transmission line so that the phase of the point A and the phase of the point B are aligned in the same manner as in the transformer of FIG. In this respect, the same applies to the coupling circuit between the second branch line 47 and the fourth wiring portion 54.

図8は、インピーダンス変換回路101によって得られるインピーダンス変換比のシミュレーション結果を例示する図である。各伝送線路の長さや特性インピーダンスを調整した結果、入力インピーダンスZinと出力インピーダンスZoutとの比(インピーダンス変換比)は、1:6になっている。したがって、例えば、入力インピーダンスZinが50Ωの第1ポート41と、出力インピーダンスZoutが300Ωの第2ポート42及び第3ポート43との間で、適正なインピーダンスマッチングを行うことができる。また、図10に示すように、各伝送線路の長さや特性インピーダンスを調整した結果、点Aにおける電圧Vin(A)の位相と点Bにおける電圧Vin(A)の位相とが、ほぼ揃っている。 FIG. 8 is a diagram illustrating a simulation result of an impedance conversion ratio obtained by the impedance conversion circuit 101. As a result of adjusting the length and characteristic impedance of each transmission line, the ratio (impedance conversion ratio) between the input impedance Z in and the output impedance Z out is 1: 6. Therefore, for example, appropriate impedance matching can be performed between the first port 41 having an input impedance Z in of 50 Ω and the second port 42 and the third port 43 having an output impedance Z out of 300 Ω. Further, as shown in FIG. 10, a result of adjusting the length and characteristic impedance of the transmission lines, and the phase of the voltage V in (A) in the phase and the point B of the voltage V in (A) at the point A, substantially uniform ing.

なお、図8,10のシミュレーション時の設定条件は、周波数が10GHzの場合を示す。また、各伝送線路の長さ及び特性インピーダンスの設定値は、以下の通りである。 The setting conditions at the time of simulation in FIGS. 8 and 10 show the case where the frequency is 10 GHz. The set values of the length and characteristic impedance of each transmission line are as follows.

第1分岐線46と第3配線部52との結合回路(完全対称):
イーブンモードインピーダンスZ=300Ω
オッドモードインピーダンスZ=30Ω
電気長=15°
第2分岐線47と第4配線部54との結合回路(完全対称):
イーブンモードインピーダンスZ=300Ω
オッドモードインピーダンスZ=30Ω
電気長=15°
本線45:
特性インピーダンス=100Ω
電気長:10°
第1配線部51及び第2配線部53:
特性インピーダンス=100Ω
電気長:30°
Coupling circuit between the first branch line 46 and the third wiring unit 52 (perfect symmetry):
Even mode impedance Z e = 300Ω
Odd mode impedance Z o = 30Ω
Electric length = 15 °
Coupling circuit between the second branch line 47 and the fourth wiring unit 54 (perfect symmetry):
Even mode impedance Z e = 300Ω
Odd mode impedance Z o = 30Ω
Electric length = 15 °
Main line 45:
Characteristic impedance = 100Ω
Electric length: 10 °
First wiring unit 51 and second wiring unit 53:
Characteristic impedance = 100Ω
Electric length: 30 °

<第2の構成例>
図11は、本開示の技術に係るインピーダンス変換回路の第2の構成例の平面図である。図11に示すインピーダンス変換回路102は、第1ポート71側のインピーダンスと第2ポート72及び第3ポート73側のインピーダンスとの間で1:2を超えるインピーダンス変換比でインピーダンスマッチングを行うことが可能な構成を備える。インピーダンス変換回路102は、分配回路又は合成回路として使用可能な回路である。
<Second configuration example>
FIG. 11 is a plan view of a second configuration example of the impedance conversion circuit according to the technique of the present disclosure. The impedance conversion circuit 102 shown in FIG. 11 can perform impedance matching between the impedance on the first port 71 side and the impedance on the second port 72 and the third port 73 side with an impedance conversion ratio exceeding 1: 2. It has a various configurations. The impedance conversion circuit 102 is a circuit that can be used as a distribution circuit or a synthesis circuit.

インピーダンス変換回路102は、伝送線路92を備える。伝送線路92は、ポート71〜73に接続される第1配線層70と、グランド62に接続される第2配線層80とを有する。第1配線層70と第2配線層80との積層関係は、第1の構成例と同じである(図6参照)。 The impedance conversion circuit 102 includes a transmission line 92. The transmission line 92 has a first wiring layer 70 connected to ports 71 to 73 and a second wiring layer 80 connected to the ground 62. The stacking relationship between the first wiring layer 70 and the second wiring layer 80 is the same as that of the first configuration example (see FIG. 6).

図11において、第1配線層70は、第1ポート71に一端が接続される本線75と、本線75の他端に分岐部74で各々の一端が直接又は間接的に接続される分岐線76,77,78とを有する。分岐線76の他端は、第2ポート72が接続され、分岐線77の他端は、第3ポート73が接続される。第2配線層80は、分岐部74にビア61を介して一端が接続される配線部81と、分岐線78に対向する配線部82とを有する。配線部82は、グランド62に接続される。配線部81は、分岐部74に接続される第1配線の一例であり、配線部82は、分岐線78に対向する第2配線の一例である。ビア61は、基板60にZ軸方向に形成されている。 In FIG. 11, the first wiring layer 70 has a main line 75 having one end connected to the first port 71 and a branch line 76 having one end directly or indirectly connected to the other end of the main line 75 at a branch portion 74. , 77, 78 and. The second port 72 is connected to the other end of the branch line 76, and the third port 73 is connected to the other end of the branch line 77. The second wiring layer 80 has a wiring portion 81 whose one end is connected to the branch portion 74 via a via 61, and a wiring portion 82 facing the branch line 78. The wiring portion 82 is connected to the ground 62. The wiring portion 81 is an example of the first wiring connected to the branch portion 74, and the wiring portion 82 is an example of the second wiring facing the branch line 78. The via 61 is formed on the substrate 60 in the Z-axis direction.

配線部82が分岐線78に対向することで、配線部82と分岐線78とを結合させることができる。また、配線部82がZ軸方向で分岐線78に対向することで、Z軸方向からの平面視で、分岐線78の少なくとも一部が配線部82と重複するので、インピーダンス変換回路102のXY平面における回路面積を縮小できる。また、分岐線78が分岐部84に対向することで、配線部82と分岐線78との結合度が増すので、寸法誤差等によるインピーダンス変換比のずれが生じ難く、インピーダンス変換比の調整が容易になる。 When the wiring portion 82 faces the branch line 78, the wiring portion 82 and the branch line 78 can be coupled to each other. Further, since the wiring portion 82 faces the branch line 78 in the Z-axis direction, at least a part of the branch line 78 overlaps with the wiring portion 82 in a plan view from the Z-axis direction. The circuit area on the plane can be reduced. Further, since the branch line 78 faces the branch portion 84, the degree of coupling between the wiring portion 82 and the branch line 78 is increased, so that the impedance conversion ratio is less likely to deviate due to a dimensional error or the like, and the impedance conversion ratio can be easily adjusted. become.

また、図1のインピーダンス変換回路100を、回路面積の縮小が可能なインピーダンス変換回路102に置換することで、1:2を超えるインピーダンス変換比でインピーダンス変換するインピーダンス変換器200の小型化が可能となる。 Further, by replacing the impedance conversion circuit 100 of FIG. 1 with an impedance conversion circuit 102 capable of reducing the circuit area, it is possible to reduce the size of the impedance converter 200 that converts impedance with an impedance conversion ratio exceeding 1: 2. Become.

次に、インピーダンス変換回路102の構成について、より詳細に説明する。 Next, the configuration of the impedance conversion circuit 102 will be described in more detail.

図11において、第1配線層70は、第1ポート71に一端が接続される本線75と、本線75の他端に分岐部74で一端が接続される第1分岐線76と、本線75の他端に分岐部74で一端が接続される第2分岐線77とを有する。さらに、第1配線層70は、第1分岐線76と第2分岐線77との間に接続される第3分岐線78とを有する。 In FIG. 11, the first wiring layer 70 includes a main line 75 having one end connected to the first port 71, a first branch line 76 having one end connected to the other end of the main line 75 by a branch portion 74, and the main line 75. The other end has a second branch line 77 to which one end is connected by a branch portion 74. Further, the first wiring layer 70 has a third branch line 78 connected between the first branch line 76 and the second branch line 77.

本線75は、第1ポート71と分岐部74との間に接続される配線部であり、第1ポート71から分岐部74までX軸方向に延伸する。なお、本線75は、折れ曲がり形状を有する導体部でもよい。 The main line 75 is a wiring portion connected between the first port 71 and the branch portion 74, and extends from the first port 71 to the branch portion 74 in the X-axis direction. The main line 75 may be a conductor portion having a bent shape.

第1分岐線76は、本線75の端部に分岐部74で接続される導体部である。第1分岐線76は、分岐部74に接続される配線部であり、分岐部74と第2ポート72との間に接続される。第1分岐線76は、分岐部74から正のY軸方向に延伸してから、第2ポート72まで正のX軸方向に延伸するL字状の配線部である。なお、第1分岐線76は、他の折れ曲がり形状や直線状などの他の形態を有する導体部でもよい。 The first branch line 76 is a conductor portion connected to the end of the main line 75 by a branch portion 74. The first branch line 76 is a wiring portion connected to the branch portion 74, and is connected between the branch portion 74 and the second port 72. The first branch line 76 is an L-shaped wiring portion that extends from the branch portion 74 in the positive Y-axis direction and then extends to the second port 72 in the positive X-axis direction. The first branch line 76 may be a conductor portion having another shape such as a bent shape or a linear shape.

第2分岐線77は、本線75の端部に分岐部74で接続される導体部である。第2分岐線77は、分岐部74に接続される配線部であり、分岐部74と第3ポート73との間に接続される。第2分岐線77は、分岐部74から負のY軸方向に延伸してから、第3ポート73まで正のX軸方向に延伸するL字状の配線部である。なお、第2分岐線77は、他の折れ曲がり形状や直線状などの他の形態を有する導体部でもよい。 The second branch line 77 is a conductor portion connected to the end of the main line 75 by a branch portion 74. The second branch line 77 is a wiring portion connected to the branch portion 74, and is connected between the branch portion 74 and the third port 73. The second branch line 77 is an L-shaped wiring portion that extends from the branch portion 74 in the negative Y-axis direction and then extends to the third port 73 in the positive X-axis direction. The second branch line 77 may be a conductor portion having another shape such as a bent shape or a linear shape.

第3分岐線78は、第1分岐線76の中間部と第2分岐線77の中間部との間に接続される導体部であり、Y軸方向に延伸する。なお、第3分岐線78は、折れ曲がり形状を有する導体部でもよい。 The third branch line 78 is a conductor portion connected between the intermediate portion of the first branch line 76 and the intermediate portion of the second branch line 77, and extends in the Y-axis direction. The third branch line 78 may be a conductor portion having a bent shape.

第2配線層80は、分岐部74にビア61を介して一端が接続される接続部83と、接続部83に一端が接続される配線部81と、配線部81の他端に分岐部84で接続される配線部82とを有する。 The second wiring layer 80 has a connection portion 83 whose one end is connected to the branch portion 74 via a via 61, a wiring portion 81 whose one end is connected to the connection portion 83, and a branch portion 84 to the other end of the wiring portion 81. It has a wiring portion 82 connected by.

配線部81は、接続部83から配線部82の中間部までX軸方向に延伸する。なお、配線部81は、折れ曲がり形状を有する導体部でもよい。 The wiring portion 81 extends in the X-axis direction from the connection portion 83 to the intermediate portion of the wiring portion 82. The wiring portion 81 may be a conductor portion having a bent shape.

配線部82は、配線部82の中間部に位置する分岐部84で配線部81の端部に接続される導体部であり、Y軸方向に延伸する。配線部82は、グランド62に接続される第1接地部85とグランド62に接続される第2接地部86との間に接続される。配線部82は、分岐部84と第1接地部85との間に接続される第1配線部分82Aと、分岐部84と第2接地部86との間に接続される第2配線部分82Bとを有する。第1配線部分82Aは、第3分岐線78の第1分岐線部分78AとZ軸方向で対向し、第2配線部分82Bは、第3分岐線78の第2分岐線部分78BとZ軸方向で対向する。なお、配線部82は、折れ曲がり形状を有する導体部でもよい。 The wiring portion 82 is a conductor portion connected to the end portion of the wiring portion 81 by a branch portion 84 located in the middle portion of the wiring portion 82, and extends in the Y-axis direction. The wiring portion 82 is connected between the first grounding portion 85 connected to the ground 62 and the second grounding portion 86 connected to the ground 62. The wiring portion 82 includes a first wiring portion 82A connected between the branch portion 84 and the first grounding portion 85, and a second wiring portion 82B connected between the branch portion 84 and the second grounding portion 86. Has. The first wiring portion 82A faces the first branch line portion 78A of the third branch line 78 in the Z-axis direction, and the second wiring portion 82B faces the second branch line portion 78B of the third branch line 78 in the Z-axis direction. Oppose with. The wiring portion 82 may be a conductor portion having a bent shape.

第3分岐線78の少なくとも一部が配線部82と対向することで、配線部82と第3分岐線78との結合度が増すので、寸法誤差等によるインピーダンス変換比のずれが生じ難く、インピーダンス変換比の調整が容易になる。分岐部84が第3分岐線78に対向することで、分岐部84から延びる第1配線部分82A及び第2配線部分82Bと、第3分岐線78との結合度が増すので、寸法誤差等によるインピーダンス変換比のずれが生じ難く、インピーダンス変換比の調整が容易になる。 Since at least a part of the third branch line 78 faces the wiring portion 82, the degree of coupling between the wiring portion 82 and the third branch line 78 is increased, so that the impedance conversion ratio is less likely to shift due to dimensional error or the like, and the impedance. The conversion ratio can be easily adjusted. When the branch portion 84 faces the third branch line 78, the degree of coupling between the first wiring portion 82A and the second wiring portion 82B extending from the branch portion 84 and the third branch line 78 increases, so that due to dimensional error or the like. The impedance conversion ratio is less likely to deviate, and the impedance conversion ratio can be easily adjusted.

図12は、図11に示すインピーダンス変換回路102の回路図である。第1ポート71からの入力電流Iinは、第1配線層70に流れる第1電流I78A,I78Bと、ビア61を介して第2配線層80に流れる第2電流I82A,I82Bに分かれる。電流I78Aは、第1配線層40の第1分岐線76を経由して第1分岐線部分78Aに流れる電流を表し、電流I78Bは、第1配線層40の第2分岐線77を経由して第2分岐線部分78Bに流れる電流を表す。電流I82Aは、ビア61及び配線部81を経由して第1配線部分82Aに流れる電流を表し、電流I82Bは、ビア61及び配線部81を経由して第2配線部分82Bに流れる電流を表す。 FIG. 12 is a circuit diagram of the impedance conversion circuit 102 shown in FIG. The input currents I in from the first port 71 are the first currents I 78A and I 78B flowing through the first wiring layer 70 and the second currents I 82A and I 82B flowing through the second wiring layer 80 via the via 61. Divide. The current I 78A represents a current flowing through the first branch line portion 78A of the first wiring layer 40 via the first branch line 76, and the current I 78B passes through the second branch line 77 of the first wiring layer 40. Then, the current flowing through the second branch line portion 78B is represented. The current I 82A represents the current flowing through the via 61 and the wiring portion 81 to the first wiring portion 82A, and the current I 82B represents the current flowing through the via 61 and the wiring portion 81 to the second wiring portion 82B. Represent.

図12に示すように、インピーダンス変換回路102は、電流I78Aが流れているときに、電流I78Aとは逆向きの電流I82Aが流れるように形成されている。これにより、第1ポート71と第2ポート72との間において、1:2を超えるインピーダンス変換比でインピーダンス変換することが可能となる。また、図12に示すように、インピーダンス変換回路102は、電流I78Bが流れているときに、電流I78Bとは逆向きの電流I82Bが流れるように形成されている。これにより、第1ポート71と第3ポート73との間において、1:2を超えるインピーダンス変換比でインピーダンス変換することが可能となる。なぜなら、第1分岐線部分78Aと第1配線部分82Aとの結合回路、及び、第2分岐線部分78Bと第2配線部分82Bとの結合回路が、図9に示すようなトランスフォーマの形態に形成されているからである。 As shown in FIG. 12, the impedance conversion circuit 102, when the current I 78A is flowing, it is formed to flow the reverse current I 82A and the current I 78A. This makes it possible to perform impedance conversion between the first port 71 and the second port 72 with an impedance conversion ratio exceeding 1: 2. Further, as shown in FIG. 12, the impedance conversion circuit 102, when the current I 78B is flowing, is formed to flow the reverse current I 82B to the current I 78B. As a result, impedance conversion can be performed between the first port 71 and the third port 73 with an impedance conversion ratio exceeding 1: 2. This is because the coupling circuit between the first branch line portion 78A and the first wiring portion 82A and the coupling circuit between the second branch line portion 78B and the second wiring portion 82B are formed in the form of a transformer as shown in FIG. Because it has been done.

図13は、インピーダンス変換回路102によって得られるインピーダンス変換比のシミュレーション結果を例示する図である。各伝送線路の長さや特性インピーダンスを調整した結果、入力インピーダンスZinと出力インピーダンスZoutとの比(インピーダンス変換比)は、約1:4になっている。したがって、例えば、入力インピーダンスZinが50Ωの第1ポート71と、出力インピーダンスZoutが200Ωの第2ポート72及び第3ポート73との間で、適正なインピーダンスマッチングを行うことができる。 FIG. 13 is a diagram illustrating a simulation result of an impedance conversion ratio obtained by the impedance conversion circuit 102. As a result of adjusting the length and characteristic impedance of each transmission line, the ratio of the input impedance Z in and the output impedance Z out (impedance conversion ratio) is about 1: 4. Therefore, for example, appropriate impedance matching can be performed between the first port 71 having an input impedance Z in of 50 Ω and the second port 72 and the third port 73 having an output impedance Z out of 200 Ω.

なお、図13のシミュレーション時の設定条件は、周波数が10GHzの場合を示す。また、各伝送線路の長さ及び特性インピーダンスの設定値は、以下の通りである。 The setting condition at the time of simulation in FIG. 13 shows the case where the frequency is 10 GHz. The set values of the length and characteristic impedance of each transmission line are as follows.

第1分岐線部分78Aと第1配線部分82Aとの結合回路(完全対称):
イーブンモードインピーダンスZ=300Ω
オッドモードインピーダンスZ=30Ω
電気長=15°
第2分岐線部分78Bと第2配線部分82Bとの結合回路(完全対称):
イーブンモードインピーダンスZ=300Ω
オッドモードインピーダンスZ=30Ω
電気長=15°
配線部81:
特性インピーダンス=100Ω
電気長:10°
第1分岐線76及び第2分岐線77:
特性インピーダンス=100Ω
電気長:30°
Coupling circuit (perfect symmetry) between the first branch line portion 78A and the first wiring portion 82A:
Even mode impedance Z e = 300Ω
Odd mode impedance Z o = 30Ω
Electric length = 15 °
Coupling circuit between the second branch line portion 78B and the second wiring portion 82B (perfect symmetry):
Even mode impedance Z e = 300Ω
Odd mode impedance Z o = 30Ω
Electric length = 15 °
Wiring part 81:
Characteristic impedance = 100Ω
Electric length: 10 °
First branch line 76 and second branch line 77:
Characteristic impedance = 100Ω
Electric length: 30 °

<第3の構成例>
図14は、本開示の技術に係るインピーダンス変換回路の第3の構成例の平面図である。図14に示すインピーダンス変換回路103は、第1ポート141側のインピーダンスと第2ポート142及び第3ポート143側のインピーダンスとの間で1:2を超えるインピーダンス変換比でインピーダンスマッチングを行うことが可能な構成を備える。インピーダンス変換回路103は、分配回路又は合成回路として使用可能な回路である。
<Third configuration example>
FIG. 14 is a plan view of a third configuration example of the impedance conversion circuit according to the technique of the present disclosure. The impedance conversion circuit 103 shown in FIG. 14 can perform impedance matching between the impedance on the first port 141 side and the impedance on the second port 142 and the third port 143 side with an impedance conversion ratio exceeding 1: 2. It has a various configurations. The impedance conversion circuit 103 is a circuit that can be used as a distribution circuit or a synthesis circuit.

インピーダンス変換回路103は、伝送線路93を備える。伝送線路93は、ポート141〜143及びグランド62に接続される配線層140を有する。配線層140は、図15に示すように、誘電体を主成分とする基板60に形成された単層の導体である。配線層140は、基板60に形成された不図示のグランドプレーンと対向するように配置されてもよい。 The impedance conversion circuit 103 includes a transmission line 93. The transmission line 93 has a wiring layer 140 connected to ports 141 to 143 and ground 62. As shown in FIG. 15, the wiring layer 140 is a single-layer conductor formed on the substrate 60 containing a dielectric as a main component. The wiring layer 140 may be arranged so as to face a ground plane (not shown) formed on the substrate 60.

図14において、配線層140は、第1ポート41に一端が接続される本線145と、本線145の他端に分岐部144で各々の一端が接続される分岐線146,147とを有する。さらに、配線層140は、本線145の中間部に分岐部155で各々の一端が接続される分岐線148,149を有する。分岐線148は、分岐線146と同層で対向するように、分岐部155とグランド62との間を接続する導体であり、分岐線149は、分岐線147と同層で対向するように、分岐部155とグランド62との間を接続する導体である。 In FIG. 14, the wiring layer 140 has a main line 145 to which one end is connected to the first port 41, and branch lines 146 and 147 to which one end is connected to the other end of the main line 145 by a branch portion 144. Further, the wiring layer 140 has branch lines 148 and 149 in which one ends of the branch lines 155 are connected to the middle portion of the main line 145. The branch line 148 is a conductor connecting the branch portion 155 and the ground 62 so as to face the branch line 146 in the same layer, and the branch line 149 faces the branch line 147 in the same layer. It is a conductor connecting between the branch portion 155 and the ground 62.

インピーダンス変換回路103は、電流I146が分岐線146に流れているときに、電流I146とは逆向きの電流I148が分岐線148に流れるように形成されている。これにより、上記のインピーダンス変換回路と同様に、第1ポート141と第2ポート142との間において、1:2を超えるインピーダンス変換比でインピーダンス変換することが可能となる。また、インピーダンス変換回路103は、電流I147が分岐線147に流れているときに、電流I147とは逆向きの電流I149が分岐線149に流れるように形成されている。これにより、上記のインピーダンス変換回路と同様に、第1ポート141と第3ポート143との間において、1:2を超えるインピーダンス変換比でインピーダンス変換することが可能となる。 Impedance conversion circuit 103, when the current I 146 is flowing in the branch line 146, current I 148 in the opposite direction is formed to flow in the branch line 148 and the current I 146. This makes it possible to perform impedance conversion between the first port 141 and the second port 142 with an impedance conversion ratio exceeding 1: 2, similar to the above impedance conversion circuit. The impedance conversion circuit 103, when the current I 147 is flowing in the branch line 147, current I 149 in the opposite direction is formed to flow in the branch line 149 and the current I 147. This makes it possible to perform impedance conversion between the first port 141 and the third port 143 with an impedance conversion ratio of more than 1: 2, similar to the impedance conversion circuit described above.

以上、インピーダンス変換回路及びインピーダンス変換器を実施形態により説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。他の実施形態の一部又は全部との組み合わせや置換などの種々の変形及び改良が、本発明の範囲内で可能である。 Although the impedance conversion circuit and the impedance converter have been described above by the embodiment, the present invention is not limited to the above embodiment. Various modifications and improvements, such as combinations and substitutions with some or all of the other embodiments, are possible within the scope of the present invention.

例えば、直流電流がグランド62に流れるのを抑制するため、接地部とグランド62との間にはキャパシタが挿入されてもよい。 For example, a capacitor may be inserted between the ground portion and the ground 62 in order to suppress the direct current from flowing to the ground 62.

以上の実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
(付記1)
第1配線層と、グランドに接続される第2配線層とを有する伝送線路を備え、
前記第1配線層は、本線と、前記本線に分岐部で接続される分岐線とを有し、
前記第2配線層は、前記本線又は前記分岐部に接続される第1配線と、前記分岐線に対向する第2配線とを有する、インピーダンス変換回路。
(付記2)
前記第2配線がグランドに接続される、付記1に記載のインピーダンス変換回路。
(付記3)
前記分岐線に第1電流が流れているとき、前記第2配線に前記第1電流とは逆向きの第2電流が流れる、付記1又は2に記載のインピーダンス変換回路。
(付記4)
前記第1配線は、前記本線に接続され、
前記第2配線は、前記分岐部に対向する、付記1から3のいずれか一項に記載のインピーダンス変換回路。
(付記5)
前記第1配線は、前記本線に接続される接続部と、前記接続部に接続される第1配線部と、前記接続部に接続される第2配線部とを有し、
前記第2配線は、グランドに接続される接地部と、前記第1配線部と前記接地部との間に接続される第3配線部と、前記第2配線部と前記接地部との間に接続される第4配線部とを有する、付記4に記載のインピーダンス変換回路。
(付記6)
前記接地部は、前記分岐部に対向する、付記5に記載のインピーダンス変換回路。
(付記7)
前記第1配線は、前記分岐部に接続され、
前記分岐線は、前記分岐部に接続される第1分岐線と、前記接続部に接続される第2分岐線と、前記第1分岐線と前記第2分岐線との間に接続される第3分岐線とを有し、
前記第2配線は、前記第3分岐線に対向する、付記1から3のいずれか一項に記載のインピーダンス変換回路。
(付記8)
前記第2配線は、グランドに接続される第1接地部と、グランドに接続される第2接地部との間に接続される、付記7に記載のインピーダンス変換回路。
(付記9)
前記第1配線は、前記分岐部に接続される接続部と、前記第2配線の中間部との間に接続される、付記8に記載のインピーダンス変換回路。
(付記10)
前記第1配線は、前記本線又は前記分岐部にビアを介して接続される、付記1から9のいずれか一項に記載のインピーダンス変換回路。
(付記11)
第1端子と、
第2端子と、
第3端子と、
第1配線層と、グランドに接続される第2配線層とを有する伝送線路を備え、
前記第1配線層は、前記第1端子に接続される本線と、前記本線に分岐部で接続され且つ前記第2端子及び前記第3端子に接続される分岐線とを有し、
前記第2配線層は、前記本線又は前記分岐部に接続される第1配線と、前記分岐線に対向する第2配線とを有する、インピーダンス変換器。
Regarding the above embodiments, the following additional notes will be further disclosed.
(Appendix 1)
A transmission line having a first wiring layer and a second wiring layer connected to the ground is provided.
The first wiring layer has a main line and a branch line connected to the main line at a branch portion.
The second wiring layer is an impedance conversion circuit having a first wiring connected to the main line or the branch portion and a second wiring facing the branch line.
(Appendix 2)
The impedance conversion circuit according to Appendix 1, wherein the second wiring is connected to the ground.
(Appendix 3)
The impedance conversion circuit according to Appendix 1 or 2, wherein when a first current flows through the branch line, a second current flows through the second wiring in the direction opposite to the first current.
(Appendix 4)
The first wiring is connected to the main line and
The impedance conversion circuit according to any one of Appendix 1 to 3, wherein the second wiring faces the branch portion.
(Appendix 5)
The first wiring has a connection portion connected to the main line, a first wiring portion connected to the connection portion, and a second wiring portion connected to the connection portion.
The second wiring is between a grounding portion connected to the ground, a third wiring portion connected between the first wiring portion and the grounding portion, and the second wiring portion and the grounding portion. The impedance conversion circuit according to Appendix 4, which has a fourth wiring portion to be connected.
(Appendix 6)
The impedance conversion circuit according to Appendix 5, wherein the grounding portion faces the branching portion.
(Appendix 7)
The first wiring is connected to the branch portion and is connected to the branch portion.
The branch line is a first branch line connected to the branch portion, a second branch line connected to the connection portion, and a second branch line connected between the first branch line and the second branch line. Has 3 branch lines
The impedance conversion circuit according to any one of Appendix 1 to 3, wherein the second wiring faces the third branch line.
(Appendix 8)
The impedance conversion circuit according to Appendix 7, wherein the second wiring is connected between a first grounding portion connected to the ground and a second grounding portion connected to the ground.
(Appendix 9)
The impedance conversion circuit according to Appendix 8, wherein the first wiring is connected between a connection portion connected to the branch portion and an intermediate portion of the second wiring.
(Appendix 10)
The impedance conversion circuit according to any one of Appendix 1 to 9, wherein the first wiring is connected to the main line or the branch portion via a via.
(Appendix 11)
1st terminal and
2nd terminal and
With the 3rd terminal
A transmission line having a first wiring layer and a second wiring layer connected to the ground is provided.
The first wiring layer has a main line connected to the first terminal and a branch line connected to the main line at a branch portion and connected to the second terminal and the third terminal.
The second wiring layer is an impedance converter having a first wiring connected to the main line or the branch portion and a second wiring facing the branch line.

21,22,23 コネクタ
30 伝送線路
40,70 第1配線層
41〜43,71〜73 ポート
44,74 分岐部
45,75 本線
46,47 分岐線
50,80 第2配線層
51 第1配線部
52 第3配線部
53 第2配線部
54 第4配線部
55 接続部
56 接地部
60 基板
61 ビア
62 グランド
76 第1分岐線
77 第2分岐線
78 第3分岐線
85 第1接地部
86 第2接地部
91,92,93 伝送線路
100,100A,100B,101,102,103 インピーダンス変換回路
200 インピーダンス変換器
21,22,23 Connector 30 Transmission line 40,70 First wiring layer 41-43,71-73 Port 44,74 Branch 45,75 Main line 46,47 Branch line 50,80 Second wiring layer 51 First wiring 52 3rd wiring part 53 2nd wiring part 54 4th wiring part 55 Connection part 56 Grounding part 60 Board 61 Via 62 Ground 76 1st branch line 77 2nd branch line 78 3rd branch line 85 1st grounding part 86 2nd Grounding section 91, 92, 93 Transmission line 100, 100A, 100B, 101, 102, 103 Impedance conversion circuit 200 Impedance converter

Claims (10)

第1配線層と、グランドに接続される第2配線層とが積層する伝送線路を備え、
前記第1配線層は、本線と、前記本線に分岐部で接続される分岐線とを有し、
前記第2配線層は、前記本線又は前記分岐部に接続される第1配線と、前記分岐線に対向する第2配線とを有する、インピーダンス変換回路。
A transmission line in which a first wiring layer and a second wiring layer connected to the ground are laminated is provided.
The first wiring layer has a main line and a branch line connected to the main line at a branch portion.
The second wiring layer is an impedance conversion circuit having a first wiring connected to the main line or the branch portion and a second wiring facing the branch line.
前記第2配線がグランドに接続される、請求項1に記載のインピーダンス変換回路。 The impedance conversion circuit according to claim 1, wherein the second wiring is connected to the ground. 前記分岐線に第1電流が流れているとき、前記第2配線に前記第1電流とは逆向きの第2電流が流れる、請求項1又は2に記載のインピーダンス変換回路。 The impedance conversion circuit according to claim 1 or 2, wherein when a first current flows through the branch line, a second current flows through the second wiring in the direction opposite to the first current. 前記第1配線は、前記本線に接続され、
前記第2配線は、前記分岐部に対向する、請求項1から3のいずれか一項に記載のインピーダンス変換回路。
The first wiring is connected to the main line and
The impedance conversion circuit according to any one of claims 1 to 3, wherein the second wiring faces the branch portion.
前記第1配線は、前記本線に接続される接続部と、前記接続部に接続される第1配線部と、前記接続部に接続される第2配線部とを有し、
前記第2配線は、グランドに接続される接地部と、前記第1配線部と前記接地部との間に接続される第3配線部と、前記第2配線部と前記接地部との間に接続される第4配線部とを有する、請求項4に記載のインピーダンス変換回路。
The first wiring has a connection portion connected to the main line, a first wiring portion connected to the connection portion, and a second wiring portion connected to the connection portion.
The second wiring is between a grounding portion connected to the ground, a third wiring portion connected between the first wiring portion and the grounding portion, and the second wiring portion and the grounding portion. The impedance conversion circuit according to claim 4, further comprising a fourth wiring portion to be connected.
前記接地部は、前記分岐部に対向する、請求項5に記載のインピーダンス変換回路。 The impedance conversion circuit according to claim 5, wherein the grounding portion faces the branching portion. 前記第1配線は、前記分岐部に接続され、
前記分岐線は、前記分岐部に接続される第1分岐線と、前記分岐部に接続される第2分岐線と、前記第1分岐線と前記第2分岐線との間に接続される第3分岐線とを有し、
前記第2配線は、前記第3分岐線に対向する、請求項1から3のいずれか一項に記載のインピーダンス変換回路。
The first wiring is connected to the branch portion and is connected to the branch portion.
The branch line is a first branch line connected to the branch portion, a second branch line connected to the branch portion, and a second branch line connected between the first branch line and the second branch line. Has 3 branch lines
The impedance conversion circuit according to any one of claims 1 to 3, wherein the second wiring faces the third branch line.
前記第2配線は、グランドに接続される第1接地部と、グランドに接続される第2接地部との間に接続される、請求項7に記載のインピーダンス変換回路。 The impedance conversion circuit according to claim 7, wherein the second wiring is connected between a first grounding portion connected to the ground and a second grounding portion connected to the ground. 前記第1配線は、前記分岐部に接続される接続部と、前記第2配線の中間部との間に接続される、請求項8に記載のインピーダンス変換回路。 The impedance conversion circuit according to claim 8, wherein the first wiring is connected between a connection portion connected to the branch portion and an intermediate portion of the second wiring. 第1端子と、
第2端子と、
第3端子と、
第1配線層と、グランドに接続される第2配線層とが積層する伝送線路とを備え、
前記第1配線層は、前記第1端子に接続される本線と、前記本線に分岐部で接続され且つ前記第2端子及び前記第3端子に接続される分岐線とを有し、
前記第2配線層は、前記本線又は前記分岐部に接続される第1配線と、前記分岐線に対向する第2配線とを有する、インピーダンス変換器。
1st terminal and
2nd terminal and
With the 3rd terminal
A transmission line in which a first wiring layer and a second wiring layer connected to the ground are laminated is provided.
The first wiring layer has a main line connected to the first terminal and a branch line connected to the main line at a branch portion and connected to the second terminal and the third terminal.
The second wiring layer is an impedance converter having a first wiring connected to the main line or the branch portion and a second wiring facing the branch line.
JP2019204923A 2019-11-12 2019-11-12 Impedance conversion circuit and impedance converter Active JP7342640B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019204923A JP7342640B2 (en) 2019-11-12 2019-11-12 Impedance conversion circuit and impedance converter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019204923A JP7342640B2 (en) 2019-11-12 2019-11-12 Impedance conversion circuit and impedance converter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2021078055A true JP2021078055A (en) 2021-05-20
JP7342640B2 JP7342640B2 (en) 2023-09-12

Family

ID=75898528

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019204923A Active JP7342640B2 (en) 2019-11-12 2019-11-12 Impedance conversion circuit and impedance converter

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7342640B2 (en)

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002135014A (en) 2000-10-19 2002-05-10 Mitsubishi Electric Corp Branch circuit, high-pass filter, and branching filter
JP5708327B2 (en) 2011-07-13 2015-04-30 株式会社村田製作所 Antenna device and communication terminal device

Also Published As

Publication number Publication date
JP7342640B2 (en) 2023-09-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6972639B2 (en) Bi-level coupler
US4882553A (en) Microwave balun
KR20140124155A (en) Flat type rf crossover structure with characteristic of wideband
TWI415560B (en) Structure and method for reducing em radiation, and electric object and manufacture method thereof
JPWO2016047540A1 (en) Transmission lines and electronic equipment
US8598964B2 (en) Balun with intermediate non-terminated conductor
JP5696819B2 (en) Transmission line and electronic equipment
US20060284698A1 (en) Low-loss microstrip transmission line structure and a method for its implementation
US6778037B1 (en) Means for handling high-frequency energy
JP2017135465A (en) Single-ended microstrip line, differential microstrip line, and balanced unbalanced conversion element
EP1568099B1 (en) A circuit that taps a differential signal
TWI492543B (en) Monolithic power splitter for differenital signal
KR101590907B1 (en) Directional Coupler by using New Tight coupling Method
KR101529749B1 (en) Broadband balun
JP7342640B2 (en) Impedance conversion circuit and impedance converter
JP6109350B2 (en) Compensation network and communication connector using the compensation network
JP2018148550A (en) High frequency differential signal transmission line and signal transmission system comprising the same
US11462812B2 (en) Hybrid coupler
JP3959545B2 (en) Transmission line and semiconductor device
JP6649195B2 (en) Differential signal transmission device
US6433650B1 (en) Electrical transmission arrangement
EP3451443A1 (en) A hybrid coupler
WO2023238376A1 (en) Impedance converter
US8487716B1 (en) Single-ended phase-shift network
JP2016152617A (en) Transmission channel and electronic apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20220708

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20230421

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230516

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230718

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20230801

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20230814

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7342640

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150