JPH0641226U - 平衡出力型高周波用トランスおよびこれを用いたミキサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 配線の対称性を崩すことなくダブルバランス
トミキサを構成することで、マイクロ波帯での周波数変
換を低い歪みで実現する上記トランスおよびミキサを提
供する。 【構成】 プリント基板表面に、分枝ストリップライン
１ａ，１ｂと、単枝ストリップライン２（その基部がＲ
Ｆ入力端子となる）とが形成され、プリント基板裏面
に、双枝グランドストリップ３ａ，３ｂ、ブリッジ状グ
ランドストリップ４が形成される。分枝ストリップライ
ンと、双枝グランドストリップとが、また、単枝ストリ
ップラインとブリッジ状グランドストリップとがトラン
スを構成する。そして、対称型ダイオードリング１０
の、一の端子が前記分枝ストリップラインの付け根部
に、他の端子が単枝ストリップラインの先端に接続され
る。このダイオードリングには、一方の巻線にＬＯが与
えられ、他方の巻線のセンタからＩＦ端子が引き出され
るトランスが接続される。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、マイクロ波帯の周波数変換器を有する受信器、測定器等に適用され る平衡出力型高周波用トランスおよびこれを用いたミキサに関し、配線の対称性 を崩すことなくダブルバランストミキサを構成することで、マイクロ波帯での周 波数変換を極めて低い歪みで実現する上記トランスおよびミキサに関する。

【０００２】

【技術背景】

マイクロ波回路におけるミキサでは、小型化できること、安定した特性を持つ こと等の理由から、トランスに高周波コアを使用することなく、プリント基板上 にマイクロストリップライン（本明細書においては、「ストリップライン」と言 う）を形成し、該ストリップラインをトランスとして用いることが行われる。

【０００３】 図６（Ａ）は、従来のミキサ回路の部分図であり、プリント基板の表面側にス トリップライン６１，６２が形成されると共に、プリント基板の裏面（グランド パターンを斜線で示す）には各ストリップライン６１，６２と対となってトラン スを形成するストリップライン（本明細書においては、「グランドライン」と言 う）６３，６４が形成されている。ストリップライン６３は両端がグランド面Ｇ ＮＤに連続し、グランドライン６４はダイオードリング７０側のみがグランド面 ＧＮＤに連続している。

【０００４】 このダイオードリング７０は、図７に示すように、４個のダイオードが同一向 きにリング状に接続されて構成され、各接続点が該ダイオードリング７０の４端 子ａ′，ｄ′，ｂ′，ｃ′となるように（この場合には、２個のダイオードがク ロスするように）接続されている。 ストリップライン６１の先端は、ダイオードリング７０の一端子ａ′に接続さ れており、ストリップライン６２の一端は、ダイオードリング７０の他の一端子 ｂ′に接続されている。ストリップライン６１の基部（ＲＦ入力端子となる）は 、前記グランドライン６４の先端にスルーホール８５を介して接続され、ストリ ップライン６２はその先端がスルーホール８６を介してグランド面ＧＮＤに接続 されている。

【０００５】 そして、ダイオードリング７０の残る端子ｃ′，ｄ′が、図６（Ｂ）に示すよ うなトランス９０の一方の巻線（センタからにＩＦ端子が引き出されている）の 両端９１ａ，９１ｂに接続される。トランス９０の他方の巻線（センタが接地さ れている）の両端９２ａ，９２ｂにはコモンモードチョーク９３を介して局発Ｌ Ｏが与えられる。 なお、図６（Ａ）に示したミキサは、たとえば、米国ミニサーキット社から入 手でき、型番ＺＦＭ−４２１２のものでは、最大４ＧＨｚ程度のマイクロ波帯で 使用できる。

【０００６】 ところで、このようなミキサは、ダブルバランスト形式のため、変換損失は６ ｄＢ程度であるが、ダイオードリング７０が、ダイオード同士でカップリングを 生じやすい構造となっているため２次歪が悪く、低歪が要求される用途には使用 することができない。 換言するなら、基板上のパターンでは対称性の高いものを作ることができても 、ダイオードを上述のようにクロスせざるを得ず、低歪のミキサを作ることがで きない。 一方、ダイオードリングとして、図２に示すような、ダイオード同士がカップ リングを生じない構造としたとすると、ダイオードリング自体の対称性は担保で きても、配線パターンをクロスさせざるを得ず、やはり回路としては左右の対称 性が崩れる。

【０００７】 このため、多くのマイクロ波帯のミキサは、図８に示すようなシングルバラン スト形式を採用している。同図では、一対のダイオード７１，７２の直列接続回 路が図６（Ｂ）に示したトランス９０の一方の巻線の端子９０１ａ，９１ｂ間に 接続される。ダイオード７１，７２の接続点がＲＦ入力端子となっている。 ところが、このようなシングルバランストミキサでは、変換損失が９ｄＢと高 く、ノイズフィギュア（ＮＦ）の点で、ダブルバランスト形式に比べて劣るとい う不都合がある。

【０００８】

【考案の目的】

本考案は、上記のような問題を解決するために提案されたものであって、ダブ ルバランスト形式で、しかも左右対称を崩すことなく構成し、マイクロ波帯での 周波数変換を極めて低い歪みで実現する平衡出力型高周波用トランスおよびこれ を用いたミキサを提供することを目的とする。 本考案は、配線パターンの対称性を担保したまま、図２に示したような対称の ダイオードリングを使用した上記トランスおよびミキサを提供するものである。

【０００９】

【考案の概要】

本考案の平衡出力型高周波用トランスでは、プリント基板表面に、（ｉ）２股 対称に枝分かれした分枝ストリップライン、（ｉｉ）両分枝ストリップライン間 に位置し、これら分枝ストリップラインとは絶縁されかつほぼ同じ長さ延在し、 前記分枝ストリップラインの付け根部とは反対側の先端が第１の入出力端子とな る単枝ストリップラインが形成される。 また、グランド面が形成されたプリント基板裏面に、（ｉ）両分枝ストリップ ラインの対応部位にそれぞれ位置し、前記分枝ストリップラインの付け根部側に 位置する一端のみがグランド面に連続した一対の双枝グランドストリップ、（ｉ ｉ）単枝ストリップラインの対応部位に位置し、両端のみが前記グランド面とグ ランド面に連続したブリッジ状グランドストリップが形成される。 そして、分枝ストリップラインの先端は、基板面を貫通して前記グランド面に 接続されると共に、前記単枝ストリップラインの基部は、基板面を貫通して各双 枝グランドストリップの先端に、それぞれ接続される。 さらに、４個のダイオードがリング状に接続されてなる対称型ダイオードリン グ（図２参照）が、一の端子が前記分枝ストリップラインの付け根部に接続され 、該端子と対角関係にある端子が、前記単枝ストリップラインの先端に接続され 、対称型ダイオードリングの、残る２端子が第２の入出力端子とされる。

【００１０】 上記のような平衡出力型高周波用トランスでは、第１，第２の入出力端子の何 れを入力端子（あるいは出力端子）とすることもできる。 また、分枝ストリップライン等を、特性インピーダンスが入出力系統の特性イ ンダクタンスとマッチングするように形成することもできる。 この場合には、第１，第２の入出力端子から該トランスを見た場合に、ストリ ップラインは並列接続されているので、ストリップラインの特性インピーダンス は入出力系統の特性インピーダンスの２倍とされる。

【００１１】 ストリップラインの長さは、扱う周波数を考慮し、適宜定められる。例えば、 扱う信号の最大周波数の波長λの１／４内外の長さを目安に定められる。 ストリップラインの長さが長い場合には、低周波数域でのトランスのカップリ ングは良好となるが、高い周波数で共振が生じる場合がある。したがって、通常 ストリップラインの長さは前記最大周波数でも共振しない範囲でなるべく長く設 定することが好ましい。

【００１２】 本考案のミキサは、上記平衡出力型高周波用トランスを使用したもので、前記 第１の入出力端子が第１の入出力ポートとされ、前記第２の入出力端子に、一方 の巻線に局発信号が与えられるトランスの他方の巻線が接続され、該巻線のセン タからは第２の入出力ポートが引き出されて構成される。 この場合、ＲＦ，ＩＦポートを第１，第２の入出力ポートの何れとすることも できる。ただし、本考案のトランスはストリップラインがグランドされているの で、低周波には向かないので、通常、第１のポートをＲＦとし、第２のポートを ＩＦポートとする。

【００１３】

【実施例】

図１（Ａ），（Ｂ）は本考案の平衡出力型高周波用トランスの一実施例を示す 説明図であり、（Ａ）は基板表面側を示し（Ｂ）は基板裏面側を示している。 同図（Ａ）において、基板表面には分枝したストリップライン１ａ，１ｂが形 成され、両ストリップライン間には単枝ストリップライン２が形成されている。 分枝ストリップライン１ａ，１ｂの先端はそれぞれ中心線に対して外側に折れ 曲がっており、それぞれの先端には、後述するグランド面ＧＮＤに連通するスル ーホール５１ａ，５１ｂが形成されている。単枝ストリップライン２の基部には 中心線に対して外側に突出して形成されており、これらの先端にもスルーホール ５２ａ，５２ｂが形成されている。 また、分枝ストリップライン１ａ，１ｂの分枝の付け根部１ｃと、単枝ストリ ップライン２とには、図２に示したダイオードリング１０の対角端子ａ，ｃがそ れぞれ接続されている。

【００１４】 図１（Ｂ）において、基板裏面には、分枝ストリップライン１ａ，１ｂの対応 部位に双枝グランドストリップ３ａ，３ｂが形成されている。これらグランドス トリップ３ａ，３ｂは、分枝ストリップライン１ａ，１ｂの付け根部１ｃ側に位 置する一端のみがグランド面ＧＮＤに連続して形成される。この双枝グランドス トリップ３ａ，３ｂの先端には、単枝ストリップライン２の基部に形成したスル ーホール５２ａ，５２ｂが貫通している。 また、基板裏面には、単枝ストリップライン２の対応部位に、ブリッジ状グラ ンドストリップ４が形成されている。このグランドストリップ４は、両端がグラ ンド面ＧＮＤに連続している。

【００１５】 グランド面ＧＮＤのパターンを上記のように構成することにより、図１（Ｂ） では、グランド面ＧＮＤ上に、２つのコ字形状をなすパターン非形成領域５ａ， ５ｂが形成されることになる。 このようなトランスでは、単枝ストリップライン２の基部が第１の入出力端子 Ｔ１とされ、ダイオードリング１０の対角端子ｂ，ｄが第２の入出力端子Ｔ２と される。

【００１６】 図３は、上記のように構成された回路の等価回路図である。同図に示す符号は 、図１（Ａ），（Ｂ）における同一符号を付した各要素に対応している。

【００１７】 図４は、上記のトランスを用いたミキサの一実施例を示す図である。 同図では、上記第２の入出力端子に、本考案者により先に特願平３−１５３９ ０４号として提案されている高周波用トランス２０が接続された場合を示してい る。 同図において、トランス０１の第１の入出力端子Ｔ１が、ＲＦポートとされて いる。

【００１８】 高周波用トランス２０は以下のように構成される。 基板上にはコ字形のパターン２１が形成されており、該コ字形の２本のストリ ップライン２１ａ，２１ｂは一端側で短絡されている。このコ字形ストリップラ イン２１ａ，２１ｂの先端は、トランス０１の第２の入出力端子Ｔ２に接続され ている。 また、ストリップライン２１ａ，２１ｂ上には、該ライン長さと略同一長さの 外部導体がむき出しの同軸ケーブル２２ａ，２２ｂがハンダ付により接合されて いる。 これらの同軸ケーブル２２ａ，２２ｂのコ字形先端側に位置する端部は短絡成 端されており、コ字形の短絡部側に位置する端部は、コモンモードチョーク１５ を介して局発ＬＯに接続されている。 また、ストリップライン２１ａ，２１ｂのコ字形基部がＩＦ入力ポートとされ ている。

【００１９】 図５（Ａ），（Ｂ）は図４の等価回路図であり、（Ｂ）は（Ａ）をさらに簡易 化した等価回路である。 なお、図４に示したミキサを使用することで、変換損失６ｄＢかつ低歪みが実 現できた。

【００２０】

【考案の効果】 本考案は、配線の対称性を崩すことなくダブルバランストミキサを構成したの で、マイクロ波帯での周波数変換を極めて低い歪みで実現する上記トランスおよ びミキサを提供することが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案のトランスの一実施例の説明図であり、
（Ａ）はプリント基板の表面のパターンを示す図、
（Ｂ）は同じく裏面のパターンを示す図である。

【図２】本考案に使用するダイオードリングを示す図で
ある。

【図３】図１のトランスの等価回路図である。

【図４】図１のトランスを用いた、本考案のミキサの一
実施例を示す図である。

【図５】（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ図４に示すミキサの
等価回路図である。

【図６】従来のダブルバランストミキサを示す図であ
り、（Ａ）はプリント基板に形成された該ミキサの部分
図、（Ｂ）は（Ａ）の回路に接続されるトランス部を示
す図である。

【図７】図６のミキサに使用したダイオードリングを示
す図である。

【図８】従来のシングルバランストミキサの回路図であ
る。

【符号の説明】

１ａ，１ｂ 分枝ストリップライン ２ 単枝ストリップライン ３ａ，３ｂ 双枝グランドストリップ ４ 単枝グランドストリップ １０ ダイオードリング

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 プリント基板表面に、 ２股対称に付け根から枝分かれした分枝ストリップライ
   ンと、 前記両分枝ストリップライン間に位置し、これら分枝ス
   トリップラインとは絶縁されかつほぼ同じ長さ延在し、
   前記分枝ストリップラインの付け根部とは反対側の先端
   が第１の入出力端子となる単枝ストリップラインと、 が形成され、 グランド面が形成されたプリント基板裏面に、 前記両分枝ストリップラインの対応部位にそれぞれ位置
   し、前記付け根部側に位置する一端のみがグランド面に
   連続した一対の双枝グランドストリップと、 前記単枝ストリップラインの対応部位に位置し、両端の
   みが前記グランド面とグランド面に連続したブリッジ状
   グランドストリップと、 が形成されると共に、 前記分枝ストリップラインの先端は、基板面を貫通して
   前記グランド面に接続され、前記単枝ストリップライン
   の基部は、基板面を貫通して各双枝グランドストリップ
   の先端に、それぞれ接続され、 ４個のダイオードがリング状に接続されてなる対称型ダ
   イオードリングが、一の端子が前記分枝ストリップライ
   ンの付け根部に接続され、該端子と対角関係にある端子
   が、前記単枝ストリップラインの先端に接続され、 前記対称型ダイオードリングの、残る２端子が第２の入
   出力端子とされてなることを特徴とする平衡出力型高周
   波用トランス。
2. 【請求項２】 前記第１の入出力端子が第１の入出力ポ
   ートとされ、 前記第２の入出力端子に、一方の巻線に局発信号が与え
   られるトランスの他方の巻線が接続され、該巻線のセン
   タからは第２の入出力ポートが引き出されてなることを
   特徴とする、請求項１に記載の平衡出力型高周波用トラ
   ンスを用いたミキサ。