JP4004960B2 - 平衡・不平衡変成器 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、例えば不平衡出力線路に連結するトランジスタ電力増幅器の平衡出力において、大きな高周波電力を伝送するための平衡・不平衡変成器（バラン（ＢＡＬＵＮ））に関する。
【０００２】
高電力用平衡・不平衡変成器は、これまで常に同軸線技術で構成されてきた。このため、比較的多額の費用をかけて手作業で製造しなければならず、かつ別個の部品として回路のその他の部分に接続しなければならない比較的大きな構成となっている。平衡・不平衡変成器をプリント回路技術で製造し、その際に変成器の導体ループを回路基板の片面のみ（英国特許ＧＢ ２ ０８４ ８０９号）か回路基板の両面（米国特許ＵＳ ４，１９３，０４８号）のいずれかに構成することもまた既に知られている。しかしながら、プリント回路技術で構成された後者の平衡・不平衡変成器は、高周波数低電力の伝送にしか適していない。
【０００３】
本発明の目的は、プリント回路技術で容易かつ安価に製造できる高電力を伝送するための平衡・不平衡変成器及びその製造方法を提供することである。
【０００４】
請求項１に規定されるような平衡・不平衡変成器により、この目的はその特色となる特徴によって達成される。この目的は製造方法については請求項７の特徴によって達成される。有利な発展は従属請求項から明らかになる。
【０００５】
本発明の平衡・不平衡変成器は、高周波回路のその他の部分とそのまま一体化されてプリント回路技術で非常に容易かつ安価に製造することができる。付加的にはんだ付けされた金属シート部は、平衡な導体ループの熱伝導を、高周波電力の伝送によって生成された廃熱をヒートシンクに完全に放散することができるような程度にまで高める。したがって、薄い回路基板層のみにより導体ループが形成されたプリント回路技術で構成された公知の平衡・不平衡変成器と比較すると、前述の付加的な金属シート部は、２〜３倍の高周波電力の伝送が可能である。
【０００６】
伝送される周波数、ひいては導体ループの大きさによって、本発明の平衡・不平衡変成器は、その簡単で安価な構成にもかかわらず、例えば１５０ワットの電力の伝送まで行うことができる。本発明の原理は、プリント回路技術で構成され不平衡な導体ループが回路基板の同じ側か反対側のいずれかに設けられるすべての標準の平衡・不平衡変成器に応用することができる。同様に、本発明の原理は、不平衡なループが二重ループとして構成され、その結果として４：１の変成器として動作する平衡・不平衡変成器にも適している。
【０００７】
本発明の平衡・不平衡変成器は、高周波回路間でかなりの高電力の伝送が必要とされる場合はどのような場合にも用いることができる。これは、例えば高周波伝送器において高周波電力を合成、分配する場合に該当する。本発明の平衡・不平衡変成器は、プッシュプルトランジスタ電力増幅器の出力に用いるのが特に有利であることがわかった。これは、特に小型で簡単な全体構造の不平衡出力を有する電力増幅器が得られるからである。
【０００８】
実施形態の例に基づき、図面を参照して、本発明を以下にさらに詳細に説明する。
【０００９】
唯一の図は、部分的に示す回路基板１上にプリント回路技術で形成されたプッシュ−プルトランジスタ電力増幅器の一部を示すものである。プッシュ−プルトランジスタ電力増幅器の平衡出力は、グランドＭに対して平衡な、平衡・不平衡変成器の導体ループ２に接続されている。当該平衡導体ループ２は、両側からプレスしてまとめられ一方側では５において互いに合体して一体化し反対側ではスロット６を形成する２つの対向したＣ字状ループの半分３及び４を有する円状環の形状を有している。Ｃ字型ループの半分３及び４のスロット６を形成する２つの対向した端部７及び８は、平衡・不平衡変成器の平衡入力を形成し、また、長方形の凹部１２に挿入される図示しない高周波電力トランジスタのターミナルラグが接触する導体トラック１０及び１１に、変成器コンデンサ９を介して電気的に接続されている。
【００１０】
図示しない電力トランジスタ用の図示しない入力回路も同様に平衡・不平衡変成器として構成されることが好ましく、トランジスタを配線するための残りの導体トラックも図には示されていない。平衡入力７、８に対向した、２つのループの半分３及び４の接続点５は、電気的にコールド（electrically cold）な接地点を形成し、その接地点は、導体ループ２を取り囲む部分的に図示したグランド表面Ｍに導体トラック１３を介して接続されている。すべての導体トラック（Ｍ、２、１０、１１、１３等）は、公知のプリント回路技術によって回路基板１の上部に薄い金属層として構成される。例えば抵抗整合の目的で二重ループとして構成される不平衡出力導体ループは、図示する実施形態の例においては回路基板１の裏側に導体ループ２と正反対に構成され、そのため図中には見えていない。回路基板１は、導体ループ２またはその反対側の見えていない不平衡導体ループの下に凹部１５を有するヒートシンク１４上に装着される。
【００１１】
平衡導体ループ２の上部には、同じような形状の更なるループ状銅シート部２０がはんだ付けされる。その結果、平衡・不平衡変成器の平衡導体ループの厚さが増し、熱伝導がよくなる。厚さが増した導体ループ２、２０において大きな高周波電力の伝送時に生成され、また隣接したコンデンサによって部分的にこのループに誘導もされる熱は、厚さを増した環に均一に分散され、内側に突出する突起部１７の組み立て孔１８の中に形成されてヒートシンク１４内のねじ孔１９にねじ込み可能なねじ１６を介してヒートシンク１４に導くことができ、例えばヒートシンク内の冷却剤の循環によって放散することができる。
【００１２】
導体ループ２には、適合する組み立て孔２２を有する突起部２１が設けられる。組み立て孔２２は相互接続しており、回路基板１の裏側に形成された、当該孔２２についての相互接続環は、組み立てられた状態においてヒートシンク１４の上部に平らに配置され、これにより、導体ループとヒートシンクの間の熱接触がさらに増加する。回路基板１の上部の平衡導体ループ２、２０の厚さを増した構成によれば、トランジスタ（接続トラック１０、１１）の高周波電力が変成器の平衡入力７、８に送られる際に経由する変成器コンデンサ９と、必要に応じて隙間６に配置される更なるコンデンサ２３を、銅製環２０に対して比較的大きな面積にわたって同様にはんだ付けでき、これにより、このようなコンデンサの廃熱が良好に放散される。
【００１３】
このような平衡・不平衡変成器の製造は、付加的な銅シート部２０を、予め準備されたプリント回路基板上に、自動ＳＭＤ（表面実装デバイス）組み立て技術の標準の部品と同様に、トランジスタ回路のその他の部品とともにはんだ付けすることができるので、非常に容易かつ安価である。このためには、はんだペーストを公知の方法で導体ループ２の薄い銅層２に塗布し、その後、銅シート部２０をこのはんだペースト上に平らに置き、最後に、残りの部品もまたこのようにして組み立てられた回路基板を熱風炉に入れる。はんだペーストが溶けるときに部品２０を導体ループ２上の適切な位置に固定するため、帯状のはんだレジスト２４を導体トラック２の対向する内側縁部に塗布する。

Claims (8)

1. グランドに対して平衡な導体ループがループ型導体トラック（２）として回路基板（１）の上部に形成された平衡・不平衡変成器であって、大きな高周波電力を伝送するために、前記ループ型導体トラック（２）にそれに対応するループ型に構成された金属シート部（２０）がはんだ付けされ、前記平衡な導体ループの電気的にコールドな接地点（５）において廃熱が放散され、前記回路基板（１）の裏側に配置されるヒートシンク（１４）にねじ込むことができる金属ねじ（１６）のために、前記ループ型金属シート部（２０）の前記電気的にコールドな接地点（５）に組み立て孔（１８）が設けられていることを特徴とする平衡・不平衡変成器。
2. 前記組み立て孔（１８）が、前記ループ型金属シート部（２０）から半径方向に内側に突出する突起部（１７）に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の平衡・不平衡変成器。
3. 相互接続された組み立て孔（２２）を有する同様の突起部（２１）が、前記金属シート部（２０）が配置される前記回路基板（１）の前記ループ型導体トラック（２）に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の平衡・不平衡変成器。
4. 前記金属シート部（２０）が、錫めっきを施された銅からなることを特徴とする前項のいずれかに記載の平衡・不平衡変成器。
5. 前記導体ループ（２、２０）の平衡入力に配置されたコンデンサ（９、２３）が、前記金属シート部（２０）に対して大きな面積にわたってはんだ付けされていることを特徴とする前項のいずれかに記載の平衡・不平衡変成器。
6. 高周波電力トランジスタの出力の極めて近傍に配置され、前記平衡な導体ループ（２、２０）のグランドに対して平衡な入力（７、８）が増幅器の平衡出力（１０、１１）に接続されていることを特徴とする前項のいずれかに記載の平衡・不平衡変成器。
7. 前項のいずれかに記載の平衡・不平衡変成器の製造方法であって、
   表面上に高周波回路、特にトランジスタ電力増幅器回路用の導体トラックがプリント回路技術で平衡・不平衡変成器用のループ型導体トラック（２）とともに形成された回路基板（１）上の所定のはんだ付け個所にはんだペーストが塗布され、その後、金属シート部（２０）が公知の自動組み立て技術でその他の部品とともに前記ループ型導体トラック（２）に配置され、最後に、加熱によってはんだ付け処理が行われることを特徴とする平衡・不平衡変成器の製造方法。
8. 前記はんだ付け処理の際に前記配置された金属シート部（２０）を適切な位置に固定するために、前記回路基板（１）の前記ループ型導体トラック（２）の２つの互いに対向する半分の対向する湾曲した内側縁部に適切なはんだレジスト帯（２４）が塗布されることを特徴とする請求項７に記載の方法。

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