JP4580795B2 - 不平衡−平衡変換器 - Google Patents

Description

本発明は、誘電体基板の内部に形成された複数のストリップラインを有する不平衡−平衡変換器に関する。

一般に、不平衡入出力を平衡入出力に変換したり、平衡入出力を不平衡入出力に変換する回路部品としてバラントランス（不平衡−平衡変換器）が知られている。

近時、集積回路（ＩＣ）等の半導体部品の高集積化が進み、半導体部品自体の小型化も急速に進んでいる。これに伴い、前記バラントランスも小型化が進んでいる。

従来のバラントランス１００は、一例として図１７に示すように、１／２波長の不平衡伝送線路１０２と、１／４波長の一対の平衡伝送線路１０４、１０６とを有する（特許文献１参照）。

不平衡伝送線路１０２の一端は、バラントランス１００の不平衡入力端子１０８であり、他端は開放端とされている。また、一対の平衡伝送線路１０４、１０６の各一端は、バラントランス１００の平衡出力端子１１０、１１２であり、各他端はアースされている。

特開２００２−２９９１２７号公報

上述したバラントランス１００では、所定の特性を確保するために、不平衡伝送線路１０２及び一対の平衡伝送線路１０４及び１０６の長さはそれぞれ予め決められている。そのため、バラントランス１００の小型化・薄型化を図れば、前記長さが変更されることになり、上述した特性を確保することが困難になる。つまり、不平衡伝送線路の長さは１／２波長、一対の平衡伝送線路の長さはそれぞれ１／４波長というように固定にする必要がある。そのため、バラントランスの小型化及び薄型化に限界が生じるという問題がある。

また、バラントランス１００の一対の平衡出力端子１１０、１１２を半導体部品の入出力部に接続する場合、反射特性等を考慮してインピーダンスマッチングを行うことが必須である。

最近の半導体部品における入出力インピーダンスは、５０Ωや１００Ω等の実部（レジスタンス成分）だけの場合や、実部に加えて虚部（リアクタンス成分）が含まれる場合もある。

従って、バラントランス１００をこのような半導体部品に接続する際には、バラントランス１００と半導体部品との間に、インダクタやキャパシタで構成されたインピーダンスマッチング回路を挿入接続して、平衡出力端子１１０、１１２の間のインピーダンスを調整し、該半導体部品とのマッチングを取る必要がある。

しかしながら、このようなインピーダンスマッチング回路を挿入接続すると、バラントランス１００と前記半導体部品とを含む無線通信機器全体の実装エリアが大きくなるおそれがある。

本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、伝送線路の長さを短縮することが可能となり、小型化及び薄型化を有効に図ることができる不平衡−平衡変換器を提供することを目的とする。

また、本発明の他の目的は、上述の事項に加えて、不平衡−平衡変換器を用いた電子機器の実装面積を縮小化することができ、電子部品の集積化を向上させることができる不平衡−平衡変換器を提供することにある。

本発明に係る不平衡−平衡変換器は、複数の誘電体層が積層されて構成され、表面に１つの非平衡入出力端子と、一対の平衡入出力端子と、アース端子とが形成された誘電体基板と、前記誘電体基板の第１誘電体層の一主面に形成され、一端側が前記非平衡入出力端子に接続された第１のストリップラインと、前記誘電体基板の第２誘電体層の一主面に形成され、一端側が一方の平衡入出力端子に接続された第２のストリップラインと、前記誘電体基板の前記第２誘電体層の一主面に形成され、一端側が他方の平衡入出力端子に接続された第３のストリップラインとを有し、前記第１のストリップラインの他端側がキャパシタンスを介してグランドに接続された不平衡−平衡変換器において、前記誘電体基板の下面と前記第２誘電体層との間における第３誘電体層の一主面に形成され、前記アース端子に接続された第１内層アース電極と、前記第２誘電体層と前記第３誘電体層との間における第４誘電体層の一主面に形成され、前記アース端子に接続された第２内層アース電極と、前記第３誘電体層と前記第４誘電体層との間における第５誘電体層の一主面に形成され、前記第１内層アース電極及び前記第２内層アース電極と対向する容量接続用の電極とを有し、前記誘電体基板の上面と前記第１誘電体層との間における第６誘電体層の一主面にリード電極が形成され、前記第１のストリップラインの他端側と前記リード電極の一端側とを電気的に接続するビアホールと、前記誘電体基板の表面に形成され、前記リード電極の他端側と前記容量接続用の電極とを電気的に接続する外部端子とを有することを特徴とする。

このように、一端側に非平衡入出力端子が接続された第１のストリップラインの他端側をキャパシタンスを介してグランドに接続するようにしたので、不平衡−平衡変換器が有する所定の特性を変化させることなく、第１のストリップラインの線路長を１／４波長ぐらいまで減少させることができる。これにより、所定の特性を確保しながら、不平衡−平衡変換器の小型化及び薄型化を実現することができる。

逆に、誘電体基板のサイズを変えないとすれば、前記各ストリップラインの線路長の短縮化によって、他の電極を形成するためのスペースができる。そのため、このスペースに通信機能を実現するのに必要な回路要素、例えばアンテナやフィルタ等を合わせて形成することができる。つまり、１つの誘電体基板への各種要素の集積化が実現でき、通信機器や電子機器等の実装面積の縮小化につながる。

この場合、前記誘電体基板内に、前記グランドとの間でキャパシタを形成して、外部回路とのインピーダンスマッチングを取るための第１電極及び第２電極を有し、前記第１電極及び前記第２電極は、前記第５誘電体層の一主面に、前記第１内層アース電極及び前記第２内層アース電極と対向するように形成され、前記第１電極は、前記一対の平衡入出力端子のうち、一方の平衡入出力端子に接続され、前記第２電極は、他方の平衡入出力端子に接続されていてもよい。

さらに、前記誘電体基板の表面に、直流電圧が供給される直流電圧供給用端子が形成され、前記第５誘電体層の一主面に、前記第１内層アース電極及び前記第２内層アース電極と対向し、且つ、一端側が前記直流電圧供給用端子に接続された電極が形成されていてもよい。

また、本発明において、前記第１内層アース電極と前記第２内層アース電極間の誘電体層の誘電率をε１、前記第１誘電体層及び前記第２誘電体層とこれら前記第１誘電体層と前記第２誘電体層間の誘電体層の誘電率をε２としたとき、ε１＞ε２を満足するようにしてもよい。

以上説明したように、本発明に係る不平衡−平衡変換器によれば、伝送線路の長さを短縮することが可能となり、小型化及び薄型化を有効に図ることができる。

以下、本発明に係る不平衡−平衡変換器のいくつかの実施の形態例を、図１〜図１６を参照しながら説明する。

先ず、第１の実施の形態に係る不平衡−平衡変換器１０Ａは、図１に示すように、複数の誘電体層（誘電体層Ｓ１〜Ｓ１０：図２参照）が積層、焼成一体化された誘電体基板１２を有する。誘電体基板１２の６つの外周面（誘電体基板１２を構成する第１〜第４の側面１４ａ〜１４ｄ、上面１４ｅ、底面１４ｆ）のうち、第１の側面１４ａには、上面１４ｅから底面１４ｆにかけて３つの端子１６ａ〜１６ｃが形成されている。

第１の側面１４ａのうち、第２の側面１４ｂ寄りの部分には、入力端子としての不平衡入力端子１６ａが形成され、中央部分には誘電体基板１２に形成された電極に接続されていない端子（ＮＣ端子）１６ｂが形成され、第３の側面１４ｃ（第２の側面１４ｂに対向する側面）寄りの部分には直流電圧供給用端子としてのＤＣ入力端子（直流電圧供給用端子）１６ｃが形成されている。

また、第４の側面１４ｄ（第１の側面１４ａに対向する側面）のうち、第２の側面１４ｂ寄りの部分には第１の平衡出力端子１６ｄが形成され、中央部分にはアース電極としてのアース端子１６ｅが形成され、第３の側面１４ｃ寄りの部分には第２の平衡出力端子１６ｆが形成されている。

なお、上述した不平衡入力端子１６ａとＮＣ端子１６ｂとＤＣ入力端子１６ｃと第１及び第２の平衡出力端子１６ｄ、１６ｆとアース端子１６ｅとは、誘電体基板１２が露出された絶縁領域により、互いに電気的に絶縁されていると共に、上面１４ｅにまで延在している。

誘電体基板１２は、図２に示すように、上から順に、第１〜第１０の誘電体層Ｓ１〜Ｓ１０が積み重ねられて構成されている。これらの第１〜第１０の誘電体層Ｓ１〜Ｓ１０は、１枚あるいは複数枚の層にて構成される。

この場合、第１〜第１０の誘電体層Ｓ１〜Ｓ１０のうち、第１〜第３の誘電体層Ｓ１〜Ｓ３及び第８〜第１０の誘電体層Ｓ８〜Ｓ１０の誘電率ε１は、第４〜第７の誘電体層Ｓ４〜Ｓ７の誘電率ε２よりも高く設定されている（ε１＞ε２）。

また、第１〜第１０の誘電体層Ｓ１〜Ｓ１０のうち、第２、第４、第８及び第１０の誘電体層Ｓ２、Ｓ４、Ｓ８及びＳ１０の一主面には、それぞれ内層アース電極１８ａ、１８ｂ、１８ｃ及び１８ｄが形成されている。これらの内層アース電極１８ａ、１８ｂ、１８ｃ及び１８ｄは、第２、第４、第８及び第１０の誘電体層Ｓ２、Ｓ４、Ｓ８及びＳ１０のうち、第４の側面１４ｄの中央部分寄りの箇所において、内層アース電極１８ａ、１８ｂ、１８ｃ及び１８ｄから引き出されたリード電極２０ａ、２０ｂ、２０ｃ及び２０ｄによってアース端子１６ｅ（図１参照）と接続されている。

誘電体基板１２は、図２及び図３に示すように、第６の誘電体層Ｓ６の一主面に形成された不平衡伝送線路（第１のストリップライン２２ａ）と、第７の誘電体層Ｓ７の一主面に形成された一対の平衡伝送線路（第２及び第３のストリップライン２２ｂ及び２２ｃ）を備えた不平衡−平衡変換部（以下、便宜的に変換部２４と記す）を有する。

第３の誘電体層Ｓ３の一主面には、略全面にわたり容量接続用の電極２６ａが形成されている。

第６の誘電体層Ｓ６の一主面に形成された第１のストリップライン２２ａは、図２に示すように、一端２８から渦巻き状に展開され、さらに、一端２８と線対称の位置（第１及び第２の平衡出力端子１６ｄ及び１６ｆを結ぶ線分の２等分線ｍ（代表的に第６の誘電体層Ｓ６上に記載）を基準とした線対称の位置）に配された他端３０に向かって渦巻き状に収束するような形状とされている。このように、第１のストリップライン２２ａは、２等分線ｍに対して線対称の形状とされているので、位相及び振幅のバランスが取れた信号特性を得ることができる。

第５の誘電体層Ｓ５の一主面には、リード電極２０ｅが形成されている。このリード電極２０ｅの一端は不平衡入力端子１６ａに接続され、他端は第１のストリップライン２２ａのうち、一端２８あるいは一端２８の近傍位置に接続されている。図２の例では、上述したリード電極２０ｅの他端と、一端２８あるいは一端２８の近傍位置に対応する箇所とが、ビアホール３２ａを介して電気的に接続されている。以下の説明では、第１のストリップライン２２ａ上における前記ビアホール３２ａとの接続位置を第１の接続位置３６と記す。

また、第１のストリップライン２２ａのうち、他端３０あるいは他端３０の近傍位置と、上述した電極２６ａとが、内層アース電極１８ｂのうち、誘電体が露出して電極部分が形成されていない絶縁領域３８ａを通過するビアホール３２ｂを介して電気的に接続されている。なお、以下の説明では、第１のストリップライン２２ａ上における前記ビアホール３２ｂとの接続位置を第２の接続位置４０と記す。

これにより、電極２６ａと内層アース電極１８ａ、１８ｂとの間にキャパシタンスが形成される。つまり、図４に示すように、第１のストリップライン２２ａにて構成される不平衡伝送線路２２ａの一端１５ａが不平衡入力端子１６ａに接続され、不平衡伝送線路２２ａの他端がキャパシタンスＣ１を介してＧＮＤ（グランド）に接続されたかたちとなる。

図２及び図３に示すように、第７の誘電体層Ｓ７の一主面には、変換部２４を構成する第２及び第３のストリップライン２２ｂ、２２ｃが形成されている。第２のストリップライン２２ｂは、上述した第１のストリップライン２２ａにおける一端２８に対応する一端４２から、第１の平衡出力端子１６ｄに向かって渦巻き状に展開された形状を有し、その他端４６が第１の平衡出力端子１６ｄに接続されている。一方、第３のストリップライン２２ｃは、上述した第１のストリップライン２２ａにおける他端３０に対応する一端４４から、第２の平衡出力端子１６ｆに向かって渦巻き状に展開された形状を有し、その他端５０が第２の平衡出力端子１６ｆに接続されている。

特に、第２及び第３のストリップライン２２ｂ、２２ｃは、その渦巻き状の形状が互いに線対称（前記２等分線ｍを基準とした線対称）とされ、各物理長がほぼ同一とされている。

また、第９の誘電体層Ｓ９の一主面には、ＤＣ電極５４が形成されている。ＤＣ電極５４は、リード電極２０ｆを介してＤＣ入力端子１６ｃと電気的に接続されている。この場合、第８の誘電体層Ｓ８の一主面における内層アース電極１８ｃは、第１〜第３のストリップライン２２ａ〜２２ｃとＤＣ電極５４との間のアイソレーション用のシールド電極として機能する。

また、内層アース電極１８ｃのうち、第２のストリップライン２２ｂにおける一端４２に対向する箇所と、第３のストリップライン２２ｃにおける一端４４に対向する箇所とには、誘電体が露出して電極部分が形成されていない２つの絶縁領域３８ｂ、３８ｃがそれぞれ形成されている。

そして、第２のストリップライン２２ｂにおける一端４２あるいは一端４２の近傍位置とＤＣ電極５４とが、絶縁領域３８ｂを貫通するビアホール３２ｃを介して電気的に接続されている。また、第３のストリップライン２２ｃにおける一端４４あるいは一端４４の近傍位置とＤＣ電極５４とが、絶縁領域３８ｃを貫通するビアホール３２ｄを介して電気的に接続されている。以下の説明では、第２のストリップライン２２ｂ上における前記ビアホール３２ｃとの接続位置を第３の接続位置５６、第３のストリップライン２２ｃ上における前記ビアホール３２ｄとの接続位置を第４の接続位置５８と記す。

これにより、ＤＣ入力端子１６ｃを介して、第２及び第３のストリップライン２２ｂ、２２ｃにＤＣ電源が接続され、さらに、第２及び第３のストリップライン２２ｂ、２２ｃと内層アース電極１８ｃ、１８ｄ（ＧＮＤ）との間に、キャパシタンスが形成されたものとなる。つまり、図４に示すように、第２のストリップライン２２ｂにて構成される一方の平衡伝送線路２２ｂの一端１５ｃが第１の平衡出力端子１６ｄに接続され、第３のストリップライン２２ｃにて構成される他方の平衡伝送線路２２ｃの一端１５ｄが第２の平衡出力端子１６ｆに接続され、一対の平衡伝送線路の各他端１５ｅ及び１５ｆがＤＣ入力端子１６ｃに接続されると共に、キャパシタンスＣ２を介してＧＮＤに接続されたかたちとなる。

このように、第１の実施の形態に係る不平衡−平衡変換器１０Ａにおいては、第１のストリップライン２２ａの他端３０側（第２の接続位置４０）がキャパシタンスを介してＧＮＤに接続され、第２及び第３のストリップラインの各一端４２及び４４側（第３及び第４の接続位置５６及び５８）がキャパシタンスを介してＧＮＤに接続される。つまり、図４に示すように、不平衡伝送線路２２ａの他端１５ｂがキャパシタンスＣ１を介してＧＮＤに接続され、一対の平衡伝送線路２２ｂ及び２２ｃの各他端１５ｅ及び１５ｆがキャパシタンスＣ２を介してＧＮＤに接続されることから、不平衡伝送線路２２ａの線路長並びに一対の平衡伝送線路２２ｂ及び２２ｃの各線路長をそれぞれ本来の線路長よりも短くすることができる。

例えば、不平衡伝送線路２２ａが本来は１／２波長の線路長が必要である場合であっても、不平衡伝送線路２２ａの他端１５ｂをキャパシタンスＣ１を介してＧＮＤに接続することにより、不平衡伝送線路２２ａの線路長を１／４波長程度に短縮することが可能となる。また、これに伴って、一対の平衡伝送線路２２ｂ、２２ｃの各線路長を１／８波長程度まで短縮することができる。

これにより、第１〜第１０の誘電体層Ｓ１〜Ｓ１０の面積を低減することができ、不平衡−平衡変換器１０Ａの小型化及び薄型化を実現することができる。

逆に、誘電体基板１２のサイズを変えないとすれば、各伝送線路２２ａ〜２２ｃの線路長の短縮化によって、誘電体基板１２内に他の電極を形成するためのスペースができる。そのため、このスペースに通信機能を実現するのに必要な回路要素、例えばアンテナやフィルタ等を合わせて形成することができる。つまり、１つの誘電体基板１２への各種要素の集積化が実現でき、通信機器や電子機器等の実装面積の縮小化につながる。

さらにまた、一対の平衡伝送線路２２ｂ及び２２ｃの各他端１５ｅ及び１５ｆとＧＮＤ間に形成されたキャパシタンスＣ２は、デカップリングコンデンサとしても機能する。すなわち、一対の平衡出力端子にＩＣ等の半導体部品を接続した場合に、ＤＣ電圧の供給ラインに含まれるノイズを除去し、ＤＣ電圧を半導体部品に安定して供給することができる。

しかも、上述のようにデカップリングコンデンサとして機能する前記キャパシタンスＣ２は、誘電体基板１２の内部に形成されているので、通信機器や電子機器等を構成する回路部品の点数を減少させると共に、該誘電体基板１２への回路部品の集積化による該通信機器や電子機器等における回路部品の実装面積の縮小を実現することができる。

上述したキャパシタンスＣ２を形成する内層アース電極１８ｃは、変換部２４とＤＣ電極５４とを電気的に絶縁するアイソレーションとしての機能も有する。

さらにまた、キャパシタンスＣ１、Ｃ２を構成する第１〜第３の誘電体層Ｓ１〜Ｓ３及び第８〜第１０の誘電体層Ｓ８〜Ｓ１０の誘電率ε１が、第４〜第７の誘電体層Ｓ４〜Ｓ７の誘電率ε２よりも大きい。これにより、キャパシタンスＣ１、Ｃ２の部分では電磁結合が強化されるので、キャパシタンスＣ１、Ｃ２の静電容量が増大し、該キャパシタンスＣ１、Ｃ２を構成する内層アース電極１８ａ〜１８ｄ、電極２６ａ及びＤＣ電極５４の電極面積を減少させることができる。そのため、不平衡−平衡変換器１０Ａ全体の小型化、薄型化を実現することができる。しかも、キャパシタンスＣ２はデカップリングコンデンサとしても機能するので、静電容量の増大により、ＤＣ電圧の供給ラインにおけるノイズの除去がより一層容易になる。

一方、変換部２４が構成される部分（第４〜第７の誘電体層Ｓ４〜Ｓ７）では誘電率が低いことから、電磁結合が低減され、これにより、第１〜第３のストリップライン２２ａ〜２２ｃの周辺で発生する浮遊容量による浮遊結合を抑制することができる。

さらにまた、不平衡−平衡変換器１０Ａを通過する信号の周波数特性において、位相及び振幅のバランスを調整するには、ＤＣ電極５４の電極面積を変更したり、第２及び第３のストリップライン２２ｂ及び２２ｃの第３及び第４の接続位置５６及び５８とＤＣ電極５４とを電気的に接続するビアホール３２ｃ、３２ｄの位置を平行移動させることで調整することができる。

次に、第１の実施の形態の変形例に係る不平衡−平衡変換器１０Ａ１について、図５〜図７を参照しながら説明する。なお、図１〜図４に示す第１の実施の形態に係る不平衡−平衡変換器１０Ａと同一の構成要素については、同一の参照符号を付けて説明する。

不平衡−平衡変換器１０Ａ１は、基本的には、不平衡−平衡変換器１０Ａとほぼ同一の構成を有するが、図５〜図７に示すように、第１〜第３のストリップライン２２ａ〜２２ｃが、第２の側面１４ｂから第３の側面１４ｃの間で蛇行しながら、第１の側面１４ａから第４の側面１４ｄに向かい形成され、ビアホール３２ａ〜３２ｄが第３の側面寄りの箇所に形成されている点で、不平衡−平衡変換器１０Ａとは異なる。

すなわち、この不平衡−平衡変換器１０Ａ１は、図５に示すように、誘電体基板１２の外周面である第１の側面１４ａのうち、第２の側面１４ｂ寄りの部分に不平衡入力端子１６ａが形成され、中央部分にＤＣ入力端子１６ｃが形成され、第３の側面１４ｃ寄りの部分に第１の平衡出力端子１６ｄが形成されている。

また、第４の側面１４ｄのうち、第２の側面１４ｂ寄りの部分にどの電極にも接続されていない端子１６ｂが形成され、中央部分にアース端子１６ｅが形成され、第３の側面１４ｃ寄りの部分に第２の平衡出力端子１６ｆが形成されている。

第６の誘電体層Ｓ６の一主面には、第１の側面１４ａ寄りで、かつ、第３の側面１４ｃ寄りの位置を一端２８とし、第３の側面１４ｃ寄りで、かつ、第４の側面１４ｄ寄りの位置を他端３０とする第１のストリップライン２２ａが形成されている。

上述したように、第１のストリップライン２２ａは、第１及び第３の側面１４ａ、１４ｃ寄りの箇所（一端２８）から始まって、第２の側面１４ｂと第３の側面１４ｃとの間を蛇行しながら、第３及び第４の側面１４ｃ、１４ｄ寄りの箇所（他端３０）に至るような形状として形成されている。この場合、２等分線ｍは、第１の側面１４ａと第４の側面１４ｄとを結ぶ直線の２等分線（代表的に第６の誘電体層Ｓ６に記す）として定義され、第１のストリップライン２２ａは、この２等分線ｍに対称な形状とされている。

また、第７の誘電体層Ｓ７には、第１のストリップライン２２ａに対応して第２及び第３のストリップライン２２ｂ、２２ｃが形成されている。この場合、上述した２等分線ｍを挟んで、第１の側面１４ａ寄りの部分に第２のストリップライン２２ｂが形成され、第４の側面１４ｄ寄りの部分に第３のストリップライン２２ｃが形成されている。

また、内層アース電極１８ｂのうち、第３及び第４の側面１４ｃ、１４ｄ寄りの箇所であって、第２の接続位置４０に対向する箇所に絶縁領域３８ａが形成され、この絶縁領域３８ａを貫通するビアホール３２ｂが、第１のストリップライン２２ａの第２の接続位置４０と電極２６ａとを電気的に接続している。

さらに、内層アース電極１８ｃのうち、第３の側面１４ｃ寄りの箇所であって、第３及び第４の接続位置５６及び５８に対向する箇所に絶縁領域３８ｂ、３８ｃがそれぞれ形成され、これらの絶縁領域３８ｂ、３８ｃを貫通するビアホール３２ｃ、３２ｄが、第２及び第３のストリップライン２２ｂ、２２ｃとＤＣ電極５４とを電気的に接続している。

この第１の実施の形態の変形例に係る不平衡−平衡変換器１０Ａ１においても、第１の実施の形態に係る不平衡−平衡変換器１０Ａと同様の作用効果を奏することができる。

次に、第２の実施の形態に係る不平衡−平衡変換器１０Ｂについて、図８〜図１０を参照しながら説明する。なお、図１〜図４に示す第１の実施の形態に係る不平衡−平衡変換器１０Ａと同一の構成要素については、同一の参照符号を付けて説明する。

不平衡−平衡変換器１０Ｂは、基本的には、不平衡−平衡変換器１０Ａとほぼ同一の構成を有するが、図８〜図１０に示すように、複数の誘電体層Ｓ１〜Ｓ１１を積層、焼成一体化させて誘電体基板１２を構成し、第９〜第１１の誘電体層Ｓ９〜Ｓ１１の一主面に内層アース電極１８ｃとＤＣ電極５４と内層アース電極１８ｄとがそれぞれ形成され、第８の誘電体層Ｓ８の一主面にインピーダンスマッチング用の第１及び第２の電極２６ｂ及び２６ｃが形成されている点で、不平衡−平衡変換器１０Ａとは異なる。

この場合、第８の誘電体層Ｓ８の一主面であって、第２のストリップライン２２ｂの他端４６に対向する箇所に第１の電極２６ｂが形成され、第３のストリップライン２２ｃの他端５０に対向する箇所に第２の電極２６ｃが形成されている。

これにより、図８〜図１０に示すように、第１の電極２６ｂと内層アース電極１８ｃとの間にキャパシタンスが形成され、第２の電極２６ｃと内層アース電極１８ｃとの間にキャパシタンスが形成される。

つまり、図１０に示すように、一方の平衡伝送線路２２ｂの一端１５ｃが、第１の平衡出力端子１６ｄに接続されると共に、キャパシタンスＣ３を介してＧＮＤに接続されることになり、他方の平衡伝送線路２２ｃの一端１５ｄが、第２の平衡出力端子１６ｆに接続されると共に、キャパシタンスＣ４を介してＧＮＤに接続されることになる。前記キャパシタンスＣ３は、変換部２４と外部回路との間に挿入接続される第１のインピーダンスマッチング素子６０ａを構成し、前記キャパシタンスＣ４は、変換部２４と外部回路との間に挿入接続される第２のインピーダンスマッチング素子６０ｂを構成する。

この第２の実施の形態に係る不平衡−平衡変換器１０Ｂにおいては、第１の実施の形態に係る不平衡−平衡変換器１０Ａの構成に加え、誘電体基板１２内部に、変換部２４と外部回路とを接続する第１及び第２のインピーダンスマッチング素子６０ａ、６０ｂが形成された構成となっている。

これにより、不平衡−平衡変換器１０Ｂでは、不平衡−平衡変換器１０Ａの作用効果に加え、以下の作用効果を奏する。

すなわち、不平衡−平衡変換器の外部にインピーダンスマッチング回路を接続する必要がなくなり、通信機器や電子機器等における回路部品の実装面積をさらに減少させることができる。また、第１及び第２のインピーダンスマッチング素子６０ａ及び６０ｂによって、一対の平衡出力端子１６ｄ及び１６ｆのインピーダンスを調整することが可能となり、外部回路とのインピーダンスマッチングが取れないことによる伝送効率の低下を回避することができる。インピーダンスの調整は、第１及び第２の電極２６ｂ及び２６ｃの面積や第８の誘電体層Ｓ８の誘電率を適宜変更すること等により容易に行うことができる。

上述した不平衡−平衡変換器１０Ｂでは、第１及び第２のインピーダンスマッチング素子６０ａ、６０ｂを、キャパシタンスＣ３、Ｃ４から構成するようにしているが、図１１に示すように、インダクタンスＬ１、Ｌ２で構成してもよい。その場合には、図示しないが、例えば第７の誘電体層Ｓ７の一主面において、第２及び第３のストリップライン２２ｂ、２２ｃの各他端４６、５０、第１及び第２の平衡出力端子１６ｄ、１６ｆとの間に、例えば蛇行状の配線パターンを形成して前記インダクタンスＬ１、Ｌ２を形成する等である。あるいは、図１２に示すように、上述したキャパシタンスＣ３、Ｃ４とインダクタンスＬ１、Ｌ２とを組み合わせて第１及び第２のインピーダンスマッチング素子６０ａ、６０ｂを構成してもよい。

次に、第２の実施の形態の変形例に係る不平衡−平衡変換器１０Ｂ１について、図１３及び図１４を参照しながら説明する。なお、図１〜図４に示す第１の実施の形態の変形例に係る不平衡−平衡変換器１０Ａ１及び図８〜図１０に示す第２の実施の形態に係る不平衡−平衡変換器１０Ｂと同一の構成要素については、同一の参照符号を付けて説明する。

不平衡−平衡変換器１０Ｂ１は、基本的には、不平衡−平衡変換器１０Ａ１とほぼ同一の構成を有するが、図１３及び図１４に示すように、複数の誘電体層Ｓ１〜Ｓ１１を積層、焼成一体化させて誘電体基板１２を構成し、第９〜第１１の誘電体層Ｓ９〜Ｓ１１の一主面に内層アース電極１８ｃとＤＣ電極５４と内層アース電極１８ｄとがそれぞれ形成され、第８の誘電体層Ｓ８の一主面にコンデンサ形成用の第１及び第２の電極２６ｂ及び２６ｃが形成されている点で異なる。

この場合、第８の誘電体層Ｓ８の一主面であって、第２のストリップライン２２ｂの他端４６に対向する箇所に第１の電極２６ｂが形成され、第３のストリップライン２２ｃの他端５０に対向する箇所に第２の電極２６ｃが形成されている。

これにより、第１の電極２６ｂと内層アース電極１８ｃとの間にキャパシタンスＣ３が形成され、第２の電極２６ｃと内層アース電極１８ｃとの間にキャパシタンスＣ４が形成される。そして、キャパシタンスＣ３によって第１のインピーダンスマッチング素子６０ａが構成され、キャパシタンスＣ４によって第２のインピーダンスマッチング素子６０ｂが構成される。

この第２の実施の形態の変形例に係る不平衡−平衡変換器１０Ｂ１においても、第２の実施の形態に係る不平衡−平衡変換器１０Ｂと同様の作用効果を奏することができる。

また、図１１と同様に、第１及び第２のインピーダンスマッチング素子６０ａ及び６０ｂをインダクタンスＬ１及びＬ２で構成するようにしてもよいし、図１２に示すように、キャパシタンスＣ３、Ｃ４並びにインダクタンスＬ１、Ｌ２の組み合せで構成するようにしてもよい。

次に、第３の実施の形態の変形例に係る不平衡−平衡変換器１０Ｃについて、図１５及び図１６を参照しながら説明する。なお、第１の実施の形態に係る不平衡−平衡変換器１０Ａ及び第２の実施の形態に係る不平衡−平衡変換器１０Ｂと同一の構成要素については、同一の参照符号を付けて説明する。

この第３の実施の形態に係る不平衡−平衡変換器は、図１５に示すように、複数の誘電体層（誘電体層Ｓ１〜Ｓ８：図１６参照）が積層、焼成一体化された誘電体基板１２を有する。

誘電体基板１２の外周面である第１の側面１４ａのうち、第２の側面１４ｂ寄りの部分に第２の平衡出力端子１６ｆが形成され、中央部分にアース端子１６ｅが形成され、第３の側面１４ｃ寄りの部分に容量接続端子１６ｇが形成されている。

また、第４の側面１４ｄのうち、第２の側面１４ｂ寄りの部分に第１の平衡出力端子１６ｄが形成され、中央部分にＤＣ入力端子１６ｃが形成され、第３の側面１４ｃ寄りの部分に不平衡入力端子１６ａが形成されている。

図１６に示すように、第４の誘電体層Ｓ４の一主面には、第４の側面１４ｄ寄りで、かつ、第２の側面１４ｂ寄りの位置を一端２８とし、第１の側面１４ａ寄りで、かつ、第２の側面１４ｂ寄りの位置を他端３０とする第１のストリップライン２２ａが形成されている。

この第１のストリップライン２２ａは、第１の実施の形態と同様に、一端２８から渦巻き状に展開され、さらに、一端２８と線対称の位置（第１及び第２の平衡出力端子１６ｄ及び１６ｆを結ぶ線分の２等分線ｍ（代表的に第４の誘電体層Ｓ４上に記載）を基準とした線対称の位置）に配された他端３０に向かって渦巻き状に収束するような形状とされている。これにより、位相及び振幅のバランスが取れた信号特性を得ることができる。

第５の誘電体層Ｓ５には、第１のストリップライン２２ａに対応して第２及び第３のストリップライン２２ｂ、２２ｃが形成されている。この場合、上述した２等分線ｍを挟んで、第４の側面１４ｄ寄りの部分に第２のストリップライン２２ｂが形成され、第１の側面１４ａ寄りの部分に第３のストリップライン２２ｃが形成されている。

第３の誘電体層Ｓ３の一主面には、２つのリード電極（第１及び第２のリード電極２０ｅ及び２０ｇ）が形成されている。第４の側面１４ｄ寄りに形成された第１のリード電極２０ｅの一端は不平衡入力端子１６ａに接続され、他端は第１のストリップライン２２ａのうち、一端２８あるいは一端２８の近傍位置（第１の接続位置３６）にビアホール３２ａを介して電気的に接続されている。第１の側面１４ａ寄りに形成された第２のリード電極２０ｇの一端は容量接続端子１６ｇに接続され、他端は第１のストリップライン２２ａのうち、他端３０あるいは他端３０の近傍位置（第２の接続位置４０）にビアホール３２ｂを介して電気的に接続されている。

一方、第２の誘電体層Ｓ２の一主面には内層アース電極１８ｂが形成され、第６の誘電体層Ｓ６の一主面には内層アース電極１８ｃが形成され、第８の誘電体層Ｓ８の一主面には内層アース電極１８ｃが形成されている。これら内層アース電極１８ｂ〜１８ｄは、アース端子１６ｅに電気的に接続されている。

また、第７の誘電体層Ｓ７の一主面には、ＤＣ電極５４と、インピーダンスマッチング用の第１及び第２の電極２６ｂ及び２６ｃと、容量接続用の電極２６ａが形成されている。ＤＣ電極５４はＤＣ入力端子１６ｃに電気的に接続され、第１の電極２６ｂは第１の平衡出力端子１６ｄに電気的に接続され、第２の電極２６ｃは第２の平衡出力端子１６ｆに電気的に接続され、容量接続用の電極２６ａは容量接続端子１６ｇに電気的に接続されている。

内層アース電極１８ｃのうち、第２のストリップライン２２ｂの第３の接続位置５６に対応する箇所と第３のストリップライン２２ｃの第４の接続位置５８に対応する箇所に絶縁領域３８ｂ、３８ｃがそれぞれ形成され、これらの絶縁領域３８ｂ、３８ｃを貫通するビアホール３２ｃ、３２ｄによって、第２及び第３のストリップライン２２ｂ、２２ｃとＤＣ電極５４とが電気的に接続されている。

これにより、第１のストリップライン２２ａの他端３０が、ビアホール３２ｂ、リード電極２０ｇ、容量接続端子１６ｇを介して容量接続用の電極２６ａに電気的に接続され、さらに、この容量接続用の電極２６ａと内層アース電極１８ｃ、１８ｄとの間にキャパシタンスが形成される。従って、図１０と同様に、第１のストリップライン２２ａにて構成される不平衡伝送線路２２ａの一端１５ａが不平衡入力端子１６ａに接続され、前記不平衡伝送線路２２ａの他端がキャパシタンスＣ１を介してＧＮＤに接続されたかたちとなる。

従って、この第３の実施の形態に係る不平衡−平衡変換器１０Ｃにおいても、第１の実施の形態に係る不平衡−平衡変換器１０Ａ並びに第２の実施の形態に係る不平衡−平衡変換器１０Ｂと同様の作用効果を奏することができる。

すなわち、図１０にも示すように、不平衡伝送線路２２ａの線路長並びに一対の平衡伝送線路２２ｂ及び２２ｃの各線路長をそれぞれ本来の線路長よりも短くすることができる。一対の平衡伝送線路２２ｂ及び２２ｃの各他端１５ｅ及び１５ｆとＧＮＤ間に形成されたキャパシタンスＣ２は、デカップリングコンデンサとしても機能する。上述したキャパシタンスＣ２を形成する内層アース電極１８ｃは、変換部２４とＤＣ電極５４とを電気的に絶縁するアイソレーションとしての機能も有する。

キャパシタンスＣ２を構成する第６及び第７の誘電体層Ｓ６及びＳ７の誘電率を、他の誘電体層の誘電率よりも大きく設定することで、キャパシタンスＣ２の部分において電磁結合が強化されるので、キャパシタンスＣ２の静電容量が増大し、該キャパシタンスＣ２を構成する内層アース電極１８ｃ、１８ｄ及びＤＣ電極５４の電極面積を減少させることができる。そのため、不平衡−平衡変換器１０Ｃ全体の小型化、薄型化を実現することができる。しかも、キャパシタンスＣ２はデカップリングコンデンサとしても機能するので、静電容量の増大により、ＤＣ電圧の供給ラインにおけるノイズの除去がより一層容易になる。

変換部２４が構成される部分（第３〜第５の誘電体層Ｓ３〜Ｓ５）では誘電率が低いことから、電磁結合が低減され、これにより、第１〜第３のストリップライン２２ａ〜２２ｃの周辺で発生する浮遊容量による浮遊結合を抑制することができる。

不平衡−平衡変換器１０Ｃを通過する信号の周波数特性において、位相及び振幅のバランスを調整するには、ＤＣ電極５４の電極面積を変更したり、第２及び第３のストリップライン２２ｂ及び２２ｃの第３及び第４の接続位置５６及び５８とＤＣ電極５４とを電気的に接続するビアホール３２ｃ、３２ｄの位置を平行移動させることで調整することができる。

なお、本発明に係る不平衡−平衡変換器は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

第１の実施の形態に係る不平衡−平衡変換器を示す斜視図である。 第１の実施の形態に係る不平衡−平衡変換器を示す分解斜視図である。 第１の実施の形態に係る不平衡−平衡変換器を示す断面図である。 第１の実施の形態に係る不平衡−平衡変換器を示す回路図である。 第１の実施の形態の変形例に係る不平衡−平衡変換器を示す斜視図である。 第１の実施の形態の変形例に係る不平衡−平衡変換器を示す分解斜視図である。 第１の実施の形態の変形例に係る不平衡−平衡変換器を示す断面図である。 第２の実施の形態に係る不平衡−平衡変換器を示す分解斜視図である。 第２の実施の形態に係る不平衡−平衡変換器を示す断面図である。 第２の実施の形態に係る不平衡−平衡変換器を示す回路図である。 第１及び第２のインピーダンスマッチング素子の他の例を示す回路図である。 第１及び第２のインピーダンスマッチング素子のさらに他の例を示す回路図である。 第２の実施の形態の変形例に係る不平衡−平衡変換器を示す分解斜視図である。 第２の実施の形態の変形例に係る不平衡−平衡変換器を示す断面図である。 第３の実施の形態に係る不平衡−平衡変換器を示す斜視図である。 第３の実施の形態に係る不平衡−平衡変換器を示す分解斜視図である。 従来技術に係る不平衡−平衡変換器を示す回路図である。

符号の説明

１０Ａ、１０Ａ１、１０Ｂ、１０Ｂ１、１０Ｃ…不平衡−平衡変換器
１２…誘電体基板 ２２ａ〜２２ｃ…ストリップライン
２４…変換部 ２６ａ…電極
３２ｂ…ビアホール ５４…ＤＣ電極
６０ａ、６０ｂ…インピーダンスマッチング素子

Claims (4)

1. 複数の誘電体層が積層されて構成され、表面に１つの非平衡入出力端子と、一対の平衡入出力端子と、アース端子とが形成された誘電体基板と、
   前記誘電体基板の第１誘電体層の一主面に形成され、一端側が前記非平衡入出力端子に接続された第１のストリップラインと、
   前記誘電体基板の第２誘電体層の一主面に形成され、一端側が一方の平衡入出力端子に接続された第２のストリップラインと、
   前記誘電体基板の前記第２誘電体層の一主面に形成され、一端側が他方の平衡入出力端子に接続された第３のストリップラインとを有し、
   前記第１のストリップラインの他端側がキャパシタンスを介してグランドに接続された不平衡−平衡変換器において、
   前記誘電体基板の下面と前記第２誘電体層との間における第３誘電体層の一主面に形成され、前記アース端子に接続された第１内層アース電極と、
   前記第２誘電体層と前記第３誘電体層との間における第４誘電体層の一主面に形成され、前記アース端子に接続された第２内層アース電極と、
   前記第３誘電体層と前記第４誘電体層との間における第５誘電体層の一主面に形成され、前記第１内層アース電極及び前記第２内層アース電極と対向する容量接続用の電極とを有し、
   前記誘電体基板の上面と前記第１誘電体層との間における第６誘電体層の一主面にリード電極が形成され、
   前記第１のストリップラインの他端側と前記リード電極の一端側とを電気的に接続するビアホールと、
   前記誘電体基板の表面に形成され、前記リード電極の他端側と前記容量接続用の電極とを電気的に接続する外部端子とを有することを特徴とする不平衡−平衡変換器。
2. 請求項１記載の不平衡−平衡変換器において、
   前記誘電体基板内に、前記グランドとの間でキャパシタンスを形成して、外部回路とのインピーダンスマッチングを取るための第１電極及び第２電極を有し、
   前記第１電極及び前記第２電極は、前記第５誘電体層の一主面に、前記第１内層アース電極及び前記第２内層アース電極と対向するように形成され、
   前記第１電極は、前記一対の平衡入出力端子のうち、一方の平衡入出力端子に接続され、前記第２電極は、他方の平衡入出力端子に接続されていることを特徴とする不平衡−平衡変換器。
3. 請求項２記載の不平衡−平衡変換器において、
   前記誘電体基板の表面に、直流電圧が供給される直流電圧供給用端子が形成され、
   前記第５誘電体層の一主面に、前記第１内層アース電極及び前記第２内層アース電極と対向し、且つ、一端側が前記直流電圧供給用端子に接続された電極が形成されていることを特徴とする不平衡−平衡変換器。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の不平衡−平衡変換器において、
   前記第１内層アース電極と前記第２内層アース電極間の誘電体層の誘電率をε１、前記第１誘電体層及び前記第２誘電体層とこれら前記第１誘電体層と前記第２誘電体層間の誘電体層の誘電率をε２としたとき、
   ε１＞ε２
   を満足することを特徴とする不平衡−平衡変換器。

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