JP3136058B2 - 平衡不平衡変換回路 - Google Patents

平衡不平衡変換回路

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は平衡不平衡変換回路、
特に携帯用の送受信機等に用いられ平衡型回路、不平衡
型回路及びこれら回路間を接続する平衡不平衡変換器か
らなる平衡不平衡変換回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】図４は携帯電話などに使用される面実装
型の多層回路基板１の要部を説明するための図であり、
１ａは面実装部品が装着される第一導体層、１ｃは回路
間の主として電源、コントロール信号などを接続するた
めに用いられる第三導体層、１ｂは接地及び１ａと１ｃ
をシールドするための第二導体層、１ｄは接地を目的と
したあるいは図示されていない他のたとえばデジタル回
路等からの汗渉を妨ぐためのシールドを目的とした第四
導体層である。１ａと１ｂ間、１ｂと１ｃ間、１ｃと１
ｄ間にはそれぞれ絶縁層があるが図示は省略する。２は
後述する周波数変換回路を構成するダブルバランスミキ
サー（いわゆるギルバートミキサー）ＩＣであり平衡型
で構成されている。３は同じく平衡不平衡変換器で、２
つの穴が形成されたフェライト材に巻線を巻いて構成し
樹脂性の台座３ａに装着された面実装部品となってい
る。なお図５は従来の平衡不平衡変換器３の回路図であ
りその変換作用は公知であるので説明は省く。
【０００３】図６は携帯電話の送信部の周波数変換回路
を構成するブロック図であり４のＩＦ増幅器で増幅され
たＩＦ信号は２のダブルバランスミキサーのＩＦ入力端
子２ａ，２ｂに入力される。一般に４のＩＦ増幅器はＩ
Ｃで構成する例が多くこの場合ＩＣ出力は平衡出力され
る（平衡型回路）場合が多いので、この２ａ，２ｂには
平衡不平衡変換器を必要とする場合は少ない。一方ダブ
ルバランスミキサー２の局発信号入力端子２ｃ，２ｄに
は１８０°位相の異なる局発信号が必要とされ、局発信
号はＰＬＬ ＩＣ及びＶＣＯ回路から構成される局発回
路５により供給される。この場合一般的に局発回路５か
らの信号はシングルエンド出力としての不平衡信号であ
る場合が多く、（不平衡型回路）従って不平衡信号を平
衡信号へ変換する必要があり３の平衡不平衡変換器が用
いられる。
【０００４】一方ダブルバランスミキサー２のＲＦ出力
端子２ｅ，２ｆには前記ＩＦ信号と局発信号とにより変
換されたＲＦ信号が平衡で出力され不要なスプリアス信
号を除去するためバンドパスフィルター６に供給され
る。ここでバンドパスフィルターはＳＡＷフィルターな
どで構成され一般的に不平衡入力であるので（不平衡型
回路）２ｅ，２ｆから出力されるＲＦ平衡信号は３の平
衡不平衡変換器によって変換する必要がある。なお図６
のＩＦ増幅器４、局発回路５、バンドパスフィルタ６等
は面実装型の部品でありダブルバランスミキサー２と同
様第一導体層上に実装されているが図示は省略した。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】一般に携帯電話は小
型、軽量が最優先課題であり、さらに高性能低価格が要
求される。ここで性能の関点からは受信回路又は送信回
路の周波数変換回路は相互変調などの歪特性がすぐれ、
局発信号の抑圧度の高いダブルバランスミキサーを用い
ることが最適であることはよく知られており、そのため
前述した平衡不平衡変換器を受信回路、送信回路含めて
４〜６ケ使用していた。ダブルバランスミキサー自体は
技術の進歩によりＩＣ化及びパッケージの小型化が進み
小型軽量化を維持しながら今日まで至っているが前述の
フェライト材を用いた平衡不平衡変換器は約５ｍｍ×５
ｍｍ位の大きさが現在得られる最小形状のものであり、
携帯電話の小型、薄型、軽量を疎外する要因となってい
た。また、フェライト材を用いた平衡不平衡変換器は巻
線工程を必要とし面実装用とするためには樹脂性台座３
ａへのとりつけも必要とし組立にコストがかかりさらに
は基板への取付が必要となるなど低価格化の疎害要因と
なっていた。
【０００６】さらに従来の平衡不平衡変換器を前述の多
層基板の第一導体層上に装着する場合、全体の小型化の
ために極力実装部品を密に配置しようとすると部品間の
不必要な結合が生じ、特に局発回路側の平衡不平衡変換
器とＰＦ出力側の平衡不平衡変換器との結合が生じた場
合、ＰＦ出力側より不要な局発信号のもれが増大してし
まうので高密度実装を計ることができず小型化が困難で
あった。
【０００７】
【問題を解決するための手段】上記の問題を解決するた
めこの発明は一つ以上の平衡型回路と、一つ以上の不平
衡回路と、前記平衡型回路と不平衡型回路とを接続する
平衡不平衡変換器とからなる平衡不平衡変換回路におい
て前記平衡型回路及び不平衡型回路を多層回路基板の最
外層に配設し、前記平衡不平衡変換器を、前記多層回路
基板の内層導体層に配設した一本のマイクロストリップ
ラインと、前記内層導体層の上側又は下側の少なくとも
いずれか一方の層であって接地された導体層とで構成
し、前記マイクロストリップラインの長さを高周波信号
の波長の半分の長さとし、前記マイクロストリップライ
ンの一端を前記不平衡型回路に接続し、前記マイクロス
トリップラインの前記一端と他端とを前記平衡型回路に
接続し、前記一端を前記不平衡型回路と前記平衡型回路
とで共用した。
【０００８】
【作用】図１の実施例１の上下の接地導体層１ｂ，１ｄ
で狭まれた内層導体層にストリップラインで平衡不平衡
変換器７ａ，７ｂを一体形成することによって変換器と
接地導体層の間で伝送回路が形成されるので平衡不平衡
変換器間の電気的結合、汗渉は低減される。
【０００９】さらに図示はしていないがそれぞれの平衡
不平衡変換器を上下の接地導体層に挟まれた異種の導体
層に形成すればそれぞれが独立してシールドされた形で
配置されることになり上述結合、汗渉の低減効果がさら
に向上する。
【００１０】また、たとえ表面導体層にそれぞれの平衡
不平衡変換器を形成した場合でも第２導体層が接地層で
あるため上述内層導体層に形成した場合よりは効果は少
いものの結合、汗渉問題の低減は得られる。
【００１１】以上の作用により従来高密度実装が望まれ
ていても部品間の結合、汗渉、問題のために小型化しに
くいという問題が解消され、高性能を継持しながら小
型、薄型化が可能となるあらたな作用が生じる。
【００１２】
【実施例】図１にこの発明による平衡不平衡変換回路の
実施例を示す。図４の従来例と異なる所は平衡不平衡変
換器３が多層基板１の第一導体層（最外層）１ａから面
実装部品としては無くなっており、代わって第３導体層
１ｃ上に銅箔によってマイクロストリップラインとして
多層基板内に平衡不平衡変換器７ａ，７ｂが形成されそ
の上側と下側の接地層１ｂ、１ｄにサンドイッチ構造に
なって挟まれ、第一導体層上のダブルバランスミキサー
２とはスルーホール９で接続されている。
【００１３】なお、以上の説明では局発側平衡不平衡変
換器７ａとＲＦ出力側平衡不平衡変換器７ｂを同一の内
層導体層１ｃに形成したがそれぞれを別な内層に形成す
ることも必要に応じて可能である。さらに本発明に使用
した平衡不平衡変換器は多層回路基板の最外層（表面導
体層）にも配置形成することも必要に応じて可能であ
る。
【００１４】図２の８は本発明に使用する平衡不平衡変
換器を説明するための図であり、従来より知られている
狭帯域型同軸構造平衡不平衡変換器であってその長さ
を、扱う高周波信号の波長λの２分の１に合わせ、Ｕ字
型に曲げたものである。ここで接地端子８−１及び不平
衡入力端子８−２に入力（出力）された不平衡信号は８
−３にはその点が８−２と同一であるためにそのまま８
−２と同じ位相の信号が表われる。また８−４には８−
３より長さがλ／２異なるために１８０°位相が異なる
信号が表われる。従って８−３と８−４間の信号は１８
０°位相の異なる平衡信号出力（入力）となる。
【００１５】そこで多層基板内に平面的に構成するため
に同軸構造からストリップライン構造に変形したものが
図２の７でありその長さは上述同様λ／２とするもので
あり、その物理的長さは多層基板の絶縁層の誘電率から
波長短縮率を考慮して決定することはいうまでもない。
又上面接地層及び下面接地層の距離さらに所定の特性イ
ンピーダンスよりストリップラインの幅が求まることも
公知であり説明は省略する。ここでマイクロストリップ
ラインの一端を不平衡型回路に接続し、マイクロストリ
ップラインの一端と他端とを平衡型回路に接続し、マイ
クロストリップラインの一端を、不平衡型回路と平衡型
回路とで共用している。不平衡信号は、接地端子７−１
及び不平衡入出力端子７−２に入力（出力）される。そ
して、不平衡信号は、第一の平衡入出力端子７−３には
その点が不平衡入出力端子７−２と共用されているため
にそのまま不平衡入出力端子７−２と同じ位相の信号が
表われる。また、第二の平衡入出力端子７−４と第一の
平衡入出力端子７−３との間の長さがλ／２であるため
に、第二の平衡入出力端子７−４には、１８０°位相が
異なる信号が表われる。従って第一の平衡入出力端子７
−３と第二の平衡入出力端子７−４間の信号は１８０°
位相の異なる平衡信号出力（入力）となる。
【００１６】図３にこの発明の実施例である送信部の周
波数変換回路を構成するブロック図を示す。図６の従来
例と異なる所は従来平衡不平衡変換器３が本発明に使用
した平衡不平衡変換器７ａ、７ｂと変わっているだけで
他の回路ブロックは同一なので詳細な説明は省く。な
お、従来の平衡不平衡変換器３は広帯域型であるので局
発回路側とＲＦ出力回路側とは共通のものを使用してい
るが、本発明に使用した平衡不平衡変換器は狭帯域型で
あるのでそのストリップラインの長さを扱う信号の波長
に合わせてそれぞれ最適化して７ａ，７ｂとしている。
【００１７】
【発明の効果】この発明によれば従来表面実装部品とし
て多層基板上に実装されていた平衡不平衡変換器をすべ
て多層基板の内層導体層にマイクロストリップラインと
して一体形成したので携帯電話全体の小型化、薄型化、
軽量化に貢献すること大である。また、本発明によれば
平衡不平衡変換器を上下接地層に挟まれた形で収納する
ため、さらにはそれぞれの平衡不平衡変換器を異種の内
層にも独立して収納出来ることにより、回路間の不要な
結合、汗渉問題も低減出来るのでより一層高密度実装が
可能となり小形化が計れる。特に実施例で説明した周波
数変換回路の如く出力側のスプリアスを抑圧する必要が
ある場合に本発明の効果は顕著になる。さらに、本発明
によれば個別部品としての平衡不平衡変換器を使う必要
がなくなり携帯電話の低価格化に貢献することも大であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による平衡不平衡変換器を多層回路基
板に構成した例を示す説明図。
【図２】この発明による平衡不平衡変換器の回路図。
【図３】この発明による平衡不平衡変換器を用いてダブ
ルバランスミキサーに応用したブロック図。
【図４】従来の平衡不平衡変換器を多層回路基板に構成
した例を示す説明図。
【図５】従来の平衡不平衡変換器の回路図。
【図６】従来の平衡不平衡変換器を用いてダブルバラン
スミキサーに応用したブロック図。
【符号の説明】
１ 多層回路基板 １ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ 導体層 ２ ダブルバランスミキサー ３ 従来の平衡不平衡変換器 ３ａ 樹脂性台座 ４ １Ｆ増幅器 ５ 局発発振回路 ６ バンドパスフィルター ７ 本発明の平衡不平衡変換器 ８ 従来の同軸構造平衡不平衡変換器 ９ スルーホール
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−102727（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−117503（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−63408（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−218712（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−202523（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−176918（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−350344（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−189004（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−209305（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−210706（ＪＰ，Ａ) 米国特許4725792（ＵＳ，Ａ) 雑誌「トランジスタ技術」1993年２月 号、351−362頁 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01P 5/10

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 一つ以上の平衡型回路と、一つ以上の不
    平衡型回路と、前記平衡型回路と前記不平衡型回路とを
    接続する平衡不平衡変換器とからなり、前記平衡型回路
    及び前記不平衡型回路を多層回路基板の最外層に配設
    し、前記平衡不平衡変換器を、前記多層回路基板の内層
    導体層に配設した一本のマイクロストリップラインと、
    前記内層導体層の上側または下側の少なくともいずれか
    一方の層であって接地された導体層とで構成し、前記マ
    イクロストリップラインの長さを高周波信号の波長の半
    分の長さとし、前記マイクロストリップラインの一端を
    前記不平衡型回路に接続し、前記マイクロストリップラ
    インの前記一端と他端とを前記平衡型回路に接続し、前
    記一端を前記不平衡型回路と前記平衡型回路とで共用し
    たことを特徴とする平衡不平衡変換回路。
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