JPH0574004U - 平面型平衡不平衡変換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 小型でかつ安価な平面型平衡不平衡変換器を
提供することを目的とする。 【構成】 誘電体基板１１の表面上であって第１の部分
ｄ１には、蛇行されたマイクロストリップ導体１３およ
び１４によって２組のマイクロストリップ線路が形成さ
れている。これら２組のマイクロストリップ線路は、電
力分配器または電力合成器として作用する。また、誘電
体基板１１の表面上であって第２の部分ｄ２には、蛇行
されたマイクロストリップ導体１３’および１５によっ
て第１の結合マイクロストリップ線路が形成され、蛇行
されたマイクロストリップ導体１４’および１６によっ
て第２の結合マイクロストリップ線路が形成される。第
１の結合マイクロストリップ線路は＋９０°の移相器を
構成し、第２の結合マイクロストリップ線路は−９０°
の移相器を構成する。このように、各マイクロストリッ
プ線路および各結合マイクロストリップは、蛇行されて
形成されているので、誘電体基板１１のサイズが小さく
なる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、平面型平衡不平衡変換器に関し、より特定的には、不平衡伝送系 と平衡伝送系とを接続するための平面型の平衡不平衡変換器に関する。

【０００２】

【従来の技術】

同軸ケーブルなどの不平衡伝送系と平衡給電線などの平衡伝送系等を直接接続 すると、この両者の本来の伝送姿態が乱され不所望な伝送が発生する。そこで、 不平衡伝送系と平衡伝送系との間に接続されて両者間の伝送姿態を何ら支障なく 変換するのが平衡不平衡変換器であり、バルン（ｂａｌｕｎ）とも呼ばれている 。

【０００３】 従来、上記のようなバルンの構成としては種々のものが知られているが、最近 、マイクロストリップ線路を用いた平面型のバルンが注目されている。このよう な平面型のバルンは、小型化が可能であり、また高性能であるからである。

【０００４】 図６は、“ＮＯＶＥＬ ＷＩＤＥ ＢＡＮＤ ＭＩＣＲＯＳＴＲＩＰ ＢＡＬ ＵＮ” ｂｙ Ｒｏｇｅｒ ＪＡＣＱＵＥＳ ｅｔ ａｌ． １９８１ １１ｔ ｈ Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅに開示され た従来の平面型バルンの構成を示す図である。図６に示す平面型バルンは、第１ および第２の部分ｄ１およびｄ２からなる。第１の部分ｄ１は、入力抵抗線路１ と、この入力抵抗線路１から分岐する２組のマイクロストリップ線路２，３と、 これらマイクロストリップ線路２，３の間に接続された吸収抵抗４とを含む。第 ２の部分ｄ２は、マイクロストリップ線路２に接続された結合マイクロストリッ プ線路５と、マイクロストリップ線路３に接続された結合マイクロストリップ線 路６とを含む。なお、入力抵抗線路１，マイクロストリップ線路２および３は、 それぞれの長さがλ₀ ／４に選ばれている。また、結合マイクロストリップ線路 ５および６のそれぞれの長さは、λ₀'／４に選ばれている。なお、λ₀ は、誘電 体基板上における進行波の１波長を示し、λ₀ ＝λ／√（ε_eff ）である。ここ で、λは真空中の波長を示し、ε_eff は実効誘電率を示す。また、結合マイクロ ストリップ線路と通常のマイクロストリップ線路の短縮率は若干異なるため、厳 密にはλ₀ ≠λ₀'であるが、実際は極めて近い値である。

【０００５】 図７は、図６に示す平面型バルンの等価回路図である。図７に示すように、図 ６の平面型バルンは、ウィルキンソン型電力分配器７と、＋９０°の移相器８と 、−９０°の移相器９とに置き換えられる。図６における第１の部分ｄ１は、図 ７のウィルキンソン型電力分配器７に相当する。図６の第２の部分ｄ２における 結合マイクロストリップ線路５は図７の移相器８に相当し、結合マイクロストリ ップ線路６は移相器９に相当する。

【０００６】 上記のような構成を有する従来の平面型バルンにおいては、たとえば同軸ケー ブルのような不平衡伝送系から入力端子Ｊ１に与えられる高周波信号がウィルキ ンソン型電力分配器７によって２つの信号に分配される。分配された一方の信号 は、移相器８によって＋９０°位相シフトされ、出力端子Ｊ２から出力される。 分配された他方の信号は、移相器９によって−９０°位相シフトされ、出力端子 Ｊ３から出力される。したがって、出力端子Ｊ２およびＪ３からは、１８０°の 位相差を有する。平衡信号が出力され、平衡給電線等の平衡伝送系に与えられる 。なお、吸収抵抗４は、ウィルキンソン型電力分配器７の出力相互間の干渉を防 ぐために設けられている。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】

図６に示すように、従来の平面型バルンは、第１および第２の部分ｄ１および ｄ２の全長がλ₀ ／２＋λ₀'／４と長くなる。そのため、平面型バルンが搭載さ れる誘電体基板の横方向の長さおよび占有面積が大きくなるとともに、コストも 上昇するという問題点があった。

【０００８】 それゆえに、この考案の目的は、小型でかつ安価な平面型平衡不平衡変換器を 提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

この考案に係る平面型平衡不平衡変換器は、不平衡型の伝送系と平衡型の伝送 系とを接続するために用いられるものであって、 誘電体基板と、 誘電体基板の上に蛇行して形成され、それぞれの一端が統合されて不平衡型の 伝送系に接続される２組のマイクロストリップ線路と、 誘電体基板の上に蛇行して形成され、それぞれの一端が２組のマイクロストリ ップ線路の対応するものの他端と接続され、それぞれの他端が平衡型の伝送系に 接続された２組の結合マイクロストリップ線路と、 誘電体基板の上において、２組のマイクロストリップ線路間の間隔が最短距離 の箇所に設けられ、２組のマイクロストリップ線路同士を接続する吸収抵抗とを 備え、 各マイクロストリップ線路は、協働して電力分配合成回路を構成しており、 各結合マイクロストリップ線路は、それぞれ移相器を構成していることを特徴 とする。

【００１０】

【作用】

この考案においては、電力分配合成回路を構成する２組のマイクロストリップ 線路および移相器を構成する２組の結合マイクロストリップ線路が、それぞれ誘 電体基板上で蛇行して形成されているため、誘電体基板の長さおよび占有面積が 小さくなる。その結果、小型でかつ安価な平面型平衡不平衡変換器が得られる。

【００１１】

【実施例】

図１〜図５は、この考案の一実施例に係る平面型バルンの構成を示す外観図で ある。なお、図１は平面図であり、図２は正面図であり、図３は右側面図であり 、図４は左側面図であり、図５は裏面図である。以下、これら図１〜図５を参照 して、この考案の一実施例の平面型バルンについて説明する。

【００１２】 図１に示すように、本実施例の平面型バルンは、図６に示す従来の平面型バル ンと同様に、第１の部分ｄ１と第２の部分ｄ２とを含む。誘電体基板１１の表面 上であって、第１の部分ｄ１には、２本のマイクロストリップ導体１３および１ ４がそれぞれ蛇行して形成されている。これらマイクロストリップ導体１３およ び１４の各一端は、１本のマイクロストリップ導体に統合され、誘電体基板１１ の左側面に形成された側面電極２１に接続されている。また、第１の部分ｄ１の 終端部近傍であって、マイクロストリップ導体１３と１４とが最も接近する部分 には、吸収抵抗１９が形成されている。この吸収抵抗１９によって、マイクロス トリップ導体１３と１４とが相互に接続される。マイクロストリップ導体１３は 、誘電体基板１１の裏面形成された接地導体１２と協働して蛇行されたマイクロ ストリップ線路を構成する。同様に、マイクロストリップ導体１４は接地導体１ ２と協働して蛇行されたマイクロストリップ線路を構成する。これら２本のマイ クロストリップ線路と吸収抵抗１９とによって図７に示すウィルキンソン型電力 分配器７が構成される。

【００１３】 誘電体基板１１の表面であって第２の部分ｄ２には、上記マイクロストリップ 導体１３から一体的に延びるマイクロストリップ導体１３’が蛇行して形成され ている。同様に、誘電体基板１１の表面上であって第２の部分ｄ２には、マイク ロストリップ導体１４から一体的に延びるマイクロストリップ導体１４’が蛇行 して形成されている。マイクロストリップ導体１３’の先端は開放端となってお り、マイクロストリップ導体１４’の先端はスルーホール１７を介して誘電体基 板１１の裏面の接地導体１２に接続されている。さらに、誘電体基板１１の表面 上における第２の部分ｄ２には、マイクロストリップ導体１３’と平行に配置さ れたマイクロストリップ導体１５が形成され、またマイクロストリップ導体１４ ’と平行に配置されたマイクロストリップ導体１６が形成されている。マイクロ ストリップ導体１５の一端は開放端となっており、またその他端は誘電体基板１ １の右側面に形成された側面電極２２に接続されている。一方、マイクロストリ ップ導体１６の一端はスルーホール１８を介して接地導体１２に接続されており 、またその他端は誘電体基板１１の右側面に形成された側面電極２３に接続され ている。マイクロストリップ導体１３’および１５は、接地導体１２と協働して 蛇行された結合マイクロストリップ線路を構成している。同様に、マイクロスト リップ導体１４’および１６は、接地導体１２と協働して蛇行された結合マイク ロストリップ線路を構成している。

【００１４】 なお、図５に示すように、接地導体１２は、誘電体基板１１の裏面のほぼ全面 に形成されるが、その左右端には、側面電極２１〜２３をそれぞれ囲む位置に切 欠き１２１〜１２３が形成されている。これら切欠き１２１〜１２３によって、 各側面電極２１〜２３と接地導体１２との間が電気的に非接触とされている。

【００１５】 上記のような構成を有する本実施例の平面型バルンは、第１の部分ｄ１によっ て図７のウィルキンソン型電力分配器７が構成され、第２の部分ｄ２によって図 ７の移相器８および９が構成されている。そして、側面電極２１および接地導体 １２は、たとえば同軸ケーブルのような不平衡伝送系に接続される。また、側面 電極２２および２３は、たとえば平衡給電線のような平衡伝送系に接続される。

【００１６】 したがって、本実施例の平面型バルンは、図６に示す従来の平面型バルンと全 く同様に機能する。すなわち、不平衡型伝送系から入力された高周波信号は２組 のマイクロストリップ線路によって２つの高周波信号に分配され、この分配され た２つの高周波信号のうち一方の高周波信号は終端が開放された結合マイクロス トリップ線路によって＋９０°位相がシフトされ、他方の高周波信号は終端が接 地された結合マイクロストリップ線路によって−９０°位相がシフトされ出力さ れる。したがって、側面電極２２および２３からは、１８０°位相が異なり、か つ互いに平衡関係にある２つの高周波信号が出力される。

【００１７】 上記実施例の平面型バルンにおける最も大きな特徴は、各マイクロストリップ 線路および各結合マイクロストリップ線路を構成するマイクロストリップ導体が 誘電体基板１１の表面上で蛇行して形成されていることである。これによって、 誘電体基板１１のサイズを、図６に示す従来の平面型バルンに比べて小さくでき 、装置の小型化およびコストの低減を図ることができる。また、吸収抵抗１９は 、マイクロストリップ導体１３と１４との間の距離が最も接近した部分に設けら れるため、吸収抵抗１９の長さを短くすることができる。図６に示す従来の平面 型バルンのように吸収抵抗４の長さが長くなると、不所望な共振点が発生して周 波数特性が乱れる恐れがあるが、本実施例ではこのような不都合を解消すること ができる。

【００１８】 上記実施例は、高周波信号の平衡不平衡変換処理に広く適応できるが、特にＶ ＨＦ帯〜ＵＨＦ帯の信号処理に好適する具体的な構成例を以下に説明する。

【００１９】 まず、誘電体基板の比誘電率を２１とし、基板厚を１ｍｍ程度とすると、側面 電極２１から見た入力インピーダンスが５０Ωの場合、マイクロストリップ導体 １３および１４のそれぞれの線幅は約２２０μｍとなる。これは、ウィルキンソ ン型の電力分配器では、５０√（２）Ωの線路インピーダンスが必要であるから である。また、吸収抵抗１９の抵抗値は、入力インピーダンス５０Ωの２倍すな わち１００Ωに選ばれる。一方、結合マイクロストリップ線路を構成するマイク ロストリップ導体１３’と１５および１４’と１６は、それぞれ１５μｍ程度の ギャップで８０μｍ程度の電極幅となる。なお、各マイクロストリップ導体１３ ，１４，１３’，１４’，１５および１６は、導体金属（たとえば銀，銅，金） を圧膜印刷を用いて形成するようにしてもよいし、また誘電体基板１１の表面全 体に薄膜を蒸着（スパッタ）し、この薄膜をフォトエッチングすることにより形 成してもよい。

【００２０】 上記のように構成されたＶＨＦ帯〜ＵＨＦ帯に適応される平面型バルンは、第 １の部分ｄ１の面積がほぼ８０ｍｍ² となり、第２の部分ｄ２の面積がほぼ４０ ｍｍ² となる。したがって、１２０ｍｍ² 、つまり４０ｍｍ×３０ｍｍ×１ｍｍ 程度の平面型バルンが実現できる。

【００２１】 なお、上記実施例は、不平衡伝送系から入力された高周波信号を平衡伝送系に 出力するものとして示されたが、平面型バルンは可逆素子であるため、この考案 は平衡伝送系から入力された高周波信号を不平衡伝送系に出力するバルンとして も適応できることは言うまでもない。この場合、図７に示すウィルキンソン型電 力分配器７は、電力合成器の機能を果たすことになる。

【００２２】

【考案の効果】

以上のように、この考案によれば、電力分配合成器を構成する各マイクロスト リップ線路および移相器を構成する各結合マイクロストリップ線路を、誘電体基 板の上で蛇行して形成するようにしたので、誘電体基板のサイズが小さくなり、 小型でかつ安価な平面型平衡不平衡変換器を得ることができる。また、吸収抵抗 は２組のマイクロストリップ線路の最も接近した部分に形成されるため、吸収抵 抗の長さを短くでき、周波数特性の改善を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の一実施例に係る平面型バルンの平面
図である。

【図２】この考案の一実施例に係る平面型バルンの正面
図である。

【図３】この考案の一実施例に係る平面型バルンの右側
面図である。

【図４】この考案の一実施例に係る平面型バルンの左側
面図である。

【図５】この考案の一実施例に係る平面型バルンの裏面
図である。

【図６】従来の平面型バルンの概略的構成を示す図解図
である。

【図７】図６に示す平面型バルンの等価回路図である。

【符号の説明】

１１： 誘電体基板 １２： 接地導体 １３，１４： マイクロストリップ線路を構成するマイ
クロストリップ導体 １３’，１４’，１５，１６： 結合マイクロストリッ
プ線路を構成するマイクロストリップ導体 １７，１８： スルーホール １９： 吸収抵抗

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 不平衡型の伝送系と平衡型の伝送系とを
   接続するために用いられる平面型平衡不平衡変換器であ
   って、 誘電体基板と、 前記誘電体基板の上に蛇行して形成され、それぞれの一
   端が統合されて前記不平衡型の伝送系に接続される２組
   のマイクロストリップ線路と、 前記誘電体基板の上に蛇行して形成され、それぞれの一
   端が前記２組のマイクロストリップ線路の対応するもの
   の他端と接続され、それぞれの他端が前記平衡型の伝送
   系に接続された２組の結合マイクロストリップ線路と、 前記誘電体基板の上において、前記２組のマイクロスト
   リップ線路間の間隔が最短距離の箇所に設けられ、当該
   ２組のマイクロストリップ線路同士を接続する吸収抵抗
   とを備え、 各前記マイクロストリップ線路は、協働して電力分配合
   成回路を構成しており、 各前記結合マイクロストリップ線路は、それぞれ移相器
   を構成していることを特徴とする、平面型平衡不平衡変
   換器。