JP4656514B2 - 平衡−不平衡変換回路及びこれを用いた高周波部品 - Google Patents

Description

本発明は、携帯電話などの移動体通信機器において、不平衡型デバイスと平衡型デバイスとを接続する場合や、インピーダンスの異なるデバイス（部品）間を接続する場合に用いられる平衡−不平衡変換回路（バラン）に関するものである。

平衡型デバイスは、不平衡型デバイスに比べて外部ノイズの影響が少ないことから、携帯電話端末などでよく用いられている。図６に携帯電話端末のＲＦ回路ブロック例を示す。送受信切り替えスイッチ（ＳＷ）、送信ローパスフィルタ（Ｔｘ ＬＰＦ）、受信バンドパスフィルタ（Ｒｘ ＢＰＦ）、送信パワーアンプ（ＨＰＡ）、ＲＦＩＣ、送信バラン（Ｔｘ Ｂａｌｕｎ）、受信バラン（Ｒｘ Ｂａｌｕｎ）などのＲＦデバイスを具備する。ＲＦＩＣの入出力端子は耐ノイズ性に優れた平衡型を採用しており、この平衡端子に接続されるＨＰＡやＲｘ ＢＰＦの入出力端子が不平衡型の場合は、平衡−不平衡変換回路、一般的にバランを用いて変換する。

図８及び図９に平衡−不平衡変換回路（以下単にバランと言う場合もある）の回路例を示す。図８のバランは、第１コイルＬ１と、この第１コイルＬ１と電磁結合する第２コイルＬ２および第３コイルＬ３を備え、前記第１コイルＬ１は、一端が不平衡端１０１に接続され、他端が接地され、第２コイルＬ２は、一端が接地され、他端が第１平衡端１０２に接続され、第３コイルＬ３は、一端が接地され、他端が第２平衡端１０３に接続される。図９はバランの他の例を示す等価回路であり、このバランの場合は、前記第１コイルＬ１の一端が不平衡端に接続され他端が開放端となる。

また、基本周波数の高調波成分やイメージ周波数などの不要信号除去するためにフィルタが必要となる。従来これらのＲＦデバイスは、それぞれ独立した個別の部品をプリント基板上に実装し、マイクロストリップラインなどの接続線路を用いて接続していた。

現在バランやフィルタは多層部品化され、小型のものが市場に提供されている。
しかしながら、これらの部品を個々にプリント基板上に平面的に配置する場合には、実装面積の低減は望めないとともに、搭載部品数の削減も出来ないことから、携帯電話の小型化・低価格化要求に応じられない。また、部品間の接続配線による損失増加、寄生リアクタンスやインピーダンス不整合などによる電気特性の劣化を伴う。
そこで、本発明の目的は、バランにフィルタ機能を具備させて、部品間の接続配線による電気特性の劣化を生じさせず、かつ実装面積、部品点数を低減低減可能な、平衡−不平衡変換回路及びこれを用いた高周波部品を提供することである。

第１の発明は、一端側が不平衡端と接続し、他端側が開放端となる第１コイルと、一端が平衡端の一方と接続し、他端が接地される第２コイルと、一端が平衡端の他方と接続し、他端が接地される第３コイルとを備え、前記第１コイルと前記第２コイル及び前記第３コイルとが結合してなり、前記第１コイルを構成する線路を略２等分する点とグランドとの間にのみ第１コンデンサを配置し、前記第１コンデンサと前記第１コイルを形成する線路の一部とで、高調波を減衰させる減衰極を設けたことを特徴とする平衡−不平衡変換回路である。

本発明においては、前記第２コイル及び前記第３コイルの他端を、第２コンデンサを介して接地するのが好ましい。前記第２コンデンサは前記第２コイル及び前記第３コイルから出力される高周波信号の位相差を調整する。さらには、前記第２コイル及び前記第３コイルの他端と前記第２コンデンサとの間に電圧供給端を設けて、前記電圧供給端に電圧印加を可能とするのが好ましい。この場合、前記第２コンデンサは位相差調整のほかに、ＤＣカットコンデンサとしても機能する。携帯電話の場合は一般的に５Ｖ以下の電圧がスイッチング素子等の駆動のためにＲＦＩＣにチョークコイルを介して印加されるが、本発明によれば、バランの前記第２コイル及び前記第３コイルを介して電圧をＲＦＩＣに印加出来るので、従来必要であったチョークコイルを削減することが出来る。

また、前記第２コイル及び前記第３コイルの他端に第１フィルタを接続し、前記第１フィルタの他端電圧供給端を設けて、前記電圧供給端に電圧印加を可能とするのも好ましい。電源からのノイズを除去したい場合に有効となる。前記フィルタは、必要に応じて、ローパスフィルタやバンドパスフィルタなどを選択する。

また、前記第１コイルの不平衡端に第２フィルタを接続するのが好ましい。高調波成分や低周波ノイズをより効果的に減衰させることが出来る。前記フィルタは、必要に応じて、ローパスフィルタやバンドパスフィルタなどを選択する。第２フィルタをローパスフィルタとする場合には、前記減衰極と前記第２フィルタによる減衰極とを異なる周波数に設定するのが好ましい。このように構成すれば、第２フィルタを複合する場合にインピーダンスマッチングが容易となる。

第２の発明は、第１の発明の平衡−不平衡変換回路を用いてなり、絶縁体層と電極パターンを備え、前記電極パターンを複数の絶縁体層にわたって配置した積層体に、前記平衡−不平衡変換回路の第１乃至第３コイルを、前記電極パターンの少なくとも一部で構成したことを特徴とする高周波部品である。平衡−不平衡変換回路の第１乃至第３コイルを３次元的に構成することで、更なる小型化が可能となる。

本発明によれば、容易にバランにフィルタ機能を具備させて、部品間の接続配線による電気特性の劣化を生じさせず、かつ実装面積、部品点数を低減低減可能な、平衡−不平衡変換回路及びこれを用いた高周波部品を提供することが出来る。

図１に本発明の一実施例に係るバランを示す。このバランは、第１伝送線路Ｌ１と、この第１コイルＬ１と電磁結合する第２コイルＬ２および第３コイルＬ３を備え、前記第１コイルＬ１は、一端が不平衡端１０１に接続され他端が開放され、第２コイルＬ２は、一端が接地され他端が第１平衡端１０２に接続され、第３コイルＬ３は、一端が接地され他端が第２平衡端１０３に接続される。前記第１〜第３コイルは伝送線路で構成され、前記１次コイルを構成する線路の任意の点とグランドとの間に、第１コンデンサを配置し、前記第１コンデンサと前記第１コイルを形成する線路の一部とで、高調波を減衰させる減衰極を形成する。
図１のバランでは、前記第１コイルＬ１をほぼ同じ長さを有する第１伝送線路Ｌ１−１と第２伝送線路Ｌ１−２で構成し、第１伝送線路Ｌ１−１と第２伝送線路Ｌ１−２の接続点Ｐ１とグランドとの間に第１コンデンサＣ１を配置している。

図７に、本実施例に係るバランと、第１コンデンサＣ１を具備しない従来のバランのアッテネーション特性を示す。本発明に係るバランでは、第１伝送線路Ｌ１−１と第１コンデンサＣ１とで共振し減衰極が形成される。これにより、バラン単体でも不要な高周波信号を減衰させることができる。

図２は、他の実施例に係るバランの回路である。このバランは、前記第２コイルＬ２の一端と前記第３コイルＬ３の一端同士が接続し、第２コンデンサＣ２を介して接地されるとともに、前記第２コンデンサのホット側から、第２、第３コイルＬ２、Ｌ３に、直流電圧を供給できるように電圧供給端Ｖｄｄを設けている。
前記第２コイルＬ２と前記第３コイルＬ３は伝送線路で構成され、電圧供給端Ｖｄｄから見て、前記第２コイルＬ２と前記第３コイルＬ３は、ほぼ等しい線路長を有している。前記電圧供給端Ｖｄｄから直流電圧が供給されると、前記第２コイルＬ２と前記第３コイルＬ３には、ほぼ同じ大きさの電流が逆方向に流れ、第一の平衡端１０２と第二の平衡端１０３には略等しい直流電圧が出力される。前記平衡端１０２と前記平衡端１０３はＲＦＩＣに接続されており、電圧供給端Ｖｄｄから直流電圧を印加した場合にＲＦＩＣの平衡端端子に同時にほぼ等しい直流電圧を印加できる。
また、前記第２コンデンサＣ２によりバランス特性を調整でき、より高精度にＲＦＩＣとのマッチングを図ることが可能となる。

図３は、他の実施例に係るバランの回路である。このバランは、接続点Ｐ２と電圧供給端Ｖｄｄとの間に、前記コンデンサＣ２、Ｃ３とインダクタＬ６で構成されるローパスフィルタを挿入して構成したものである。この場合には、電源からのノイズをより効果的に除去することが可能である。要求減衰量に応じてコンデンサＣ３を省くことは可能である。

図４は、他の実施例に係るバランの回路である。このバランは、不平衡端１０１側にコンデンサＣ４、Ｃ５、Ｃ６と伝送線路Ｌ６で構成されるローパスフィルタ（ＬＰＦ）を接続したものである。前記ＬＰＦの減衰極と、前記第１伝送線路Ｌ１−１と前記第１コンデンサＣ１の共振による減衰極を異なる周波数に設定することで、より優れた不要信号減衰特性が得られる。

図５は、他の実施例に係るバランの回路である。このバランは不平衡端１０１側にコンデンサＣ７、Ｃ８、Ｃ９、Ｃ１０、Ｃ１１と伝送線路Ｌ８、Ｌ９で構成されるバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）を接続したものである。この場合も、前記第１伝送線路Ｌ１−１と前記第１コンデンサＣ１の共振による減衰極を異なる周波数に設定することで、より優れた不要信号減衰特性が得られる。

これらの平衡−不平衡変換回路は、公知のＬＴＣＣ技術を用い、低温焼結可能なセラミック絶縁体層とＡｇやＣｕなどの低抵抗の電極パターンを備え、前記電極パターンを複数の絶縁体層にわたって配置した積層体に、前記平衡−不平衡変換回路の第１乃至第３コイルを、前記電極パターンの少なくとも一部で構成して構成することが出来る。平衡−不平衡変換回路の第１乃至第３コイルを３次元的に構成することで、更なる小型化が可能となる。

本発明によれば、容易にバランにフィルタ機能を具備させて、部品間の接続配線による電気特性の劣化を生じさせず、かつ実装面積、部品点数を低減低減可能な、平衡−不平衡変換回路及びこれを用いた高周波部品を提供することが出来る。

本発明の一実施例に係る平衡−不平衡変換回路の等価回路である。 本発明の他の実施例に係る平衡−不平衡変換回路の等価回路である。 本発明の他の実施例に係る平衡−不平衡変換回路の等価回路である。 本発明の他の実施例に係る平衡−不平衡変換回路の等価回路である。 本発明の他の実施例に係る平衡−不平衡変換回路の等価回路である。 本発明の一実施例に係る携帯電話回路ブロック図である。 本発明の一実施例に係る平衡−不平衡変換回路と従来の平衡−不平衡変換回路の挿入損失特性図である。 従来の平衡−不平衡変換回路の等価回路である。 従来の平衡−不平衡変換回路の等価回路である。

符号の説明

Ｌ１ 第１コイル
Ｌ２ 第２コイル
Ｌ３ 第３コイル
Ｃ１ 第１コンデンサ
Ｃ２ 第２コンデンサ
１０１ 不平衡端
１０２ 第１平衡端
１０３ 第２平衡端
Ｖｄｄ 電圧供給端

Claims (9)

1. 一端側が不平衡端と接続し、他端側が開放端となる第１コイルと、一端が平衡端の一方と接続し、他端が接地される第２コイルと、一端が平衡端の他方と接続し、他端が接地される第３コイルとを備え、前記第１コイルと前記第２コイル及び前記第３コイルとが結合してなり、
   前記第１コイルを構成する線路を略２等分する点とグランドとの間にのみ第１コンデンサを配置し、前記第１コンデンサと前記第１コイルを形成する線路の一部とで、高調波を減衰させる減衰極を設けたことを特徴とする平衡−不平衡変換回路。
2. 前記第２コイル及び前記第３コイルの他端は、第２コンデンサを介して接地されることを特徴とする請求項１に記載の平衡−不平衡変換回路。
3. 前記第２コイル及び前記第３コイルの他端と前記第２コンデンサとの間に電圧供給端を設けて、前記電圧供給端に電圧印加を可能としたことを特徴とする請求項２に記載の平衡−不平衡変換回路。
4. 前記第２コイル及び前記第３コイルの他端に第１フィルタを接続し、前記第１フィルタの他端電圧供給端を設けて、前記電圧供給端に電圧印加を可能としたことを特徴とする請求項１に記載の平衡−不平衡変換回路。
5. 前記第１コイルの不平衡端側に第２フィルタが接続されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の平衡−不平衡変換回路。
6. 前記第２フィルタがローパスフィルタであることを特徴とする請求項５に記載の平衡−不平衡変換回路。
7. 前記減衰極と前記第２フィルタによる減衰極とを異なる周波数に設定したことを特徴とする請求項６に記載の平衡−不平衡変換回路。
8. 前記第２フィルタがバンドパスフィルタであることを特徴とする請求項５に記載の平衡−不平衡変換回路。
9. 請求項１乃至８のいずれかに記載の平衡−不平衡変換回路を用いてなり、
   絶縁体層と電極パターンを備え、前記電極パターンを複数の絶縁体層にわたって配置した積層体に、前記平衡−不平衡変換回路の第１乃至第３コイルを、前記電極パターンの少なくとも一部で構成したことを特徴とする高周波部品。

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