JPH07176918A - チップ型トランス - Google Patents

チップ型トランス

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JPH07176918A
JPH07176918A JP5344361A JP34436193A JPH07176918A JP H07176918 A JPH07176918 A JP H07176918A JP 5344361 A JP5344361 A JP 5344361A JP 34436193 A JP34436193 A JP 34436193A JP H07176918 A JPH07176918 A JP H07176918A
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transmission line
line
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Yasuhiro Fujiki
木 康 裕 藤
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    • H03H7/422—Networks for transforming balanced signals into unbalanced signals and vice versa, e.g. baluns comprising distributed impedance elements together with lumped impedance elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F17/00—Fixed inductances of the signal type 
    • H01F17/0006—Printed inductances
    • H—ELECTRICITY
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 バルントランスに用いられ、小型化を図るこ
とができるチップ型トランスを提供する。 【構成】 チップ型トランスとしてのバルントランス１
０は積層体１２を含み、積層体１２は積層される第１〜
第５の誘電体基板１４ａ〜１４ｅを含む。第１の誘電体
基板１４ａおよび第５の誘電体基板１４ｅの一方主面に
は、アース電極１６および３０がそれぞれ形成される。
第２の誘電体基板１４ｂの一方主面には、接続電極２０
が形成される。第３の誘電体基板１４ｃの一方主面に
は、第１のストリップライン２２が形成される。第１の
ストリップライン２２は、螺旋状の第１および第２の部
分２４ａおよび２４ｂからなる。第４の誘電体基板１４
ｄの一方主面には、螺旋状の第２および第３のストリッ
プライン２６および２８が形成される。第２および第３
ののストリップライン２６および２８は、第１のストリ
ップライン２２の第１および第２の部分２４ａおよび２
４ｂにそれぞれ電磁結合する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明はチップ型トランスに関
し、特にたとえばＵＨＦ帯以上の高周波回路における伝
送線路のインピーダンスを変換するためのインピーダン
ス変換器や平衡伝送線路の信号および不平衡伝送線路の
信号を相互に変換するための信号変換器ないし位相変換
器などのバルントランスとして用いられるチップ型トラ
ンスに関する。
【０００２】
【従来の技術】バルントランスとは、たとえば、平衡伝
送線路（バランス伝送線路）の信号および不平衡伝送線
路（アンバランス伝送線路）の信号を相互に変換するた
めのものであり、バルンとは、バランス−アンバランス
の略称である。
【０００３】平衡伝送線路とは、図７に示すように、対
をなす２つの信号線路を含み、信号を２つ信号線路間の
電位差として伝搬するものをいう。平衡伝送線路では、
外来ノイズが２つの信号線路に等しく影響するため、外
来ノイズが相殺されて、外来ノイズの影響を受けにくい
という利点がある。また、アナログＩＣの内部の回路は
差動増幅器で構成されるため、アナログＩＣの信号用の
入出力端子も、信号を２つの端子間の電位差として入力
あるいは出力するバランス型であることが多い。
【０００４】これに対して、不平衡伝送線路とは、図８
に示すように、信号をアース電位（ゼロ電位）に対する
１本の伝送線路の電位として伝搬するものをいい、たと
えば、同軸線路や基板上の信号線路（マイクロストリッ
プライン）がこれに相当する。
【０００５】図９はこの発明の背景となりかつこの発明
が適用されるバルントランスの一例を示す図解図であ
る。バルントランス１は、３つの入出力端子２ａ，２ｂ
および２ｃを有する。このバルントランス１を用いて、
不平衡伝送線路の信号および平衡伝送線路の信号を相互
に変換するためには、たとえば、１つの入出力端子２ａ
に不平衡伝送線路が接続され、他の２つの入出力端子２
ｂおよび２ｃに平衡伝送線路の２つの信号線路がそれぞ
れ接続される。そして、バルントランス１によって、不
平衡伝送線路の信号が平衡伝送線路の２つの信号線路間
に取り出され、あるいは、平衡伝送線路の２つの信号線
路間の信号が平衡伝送線路に取り出される。
【０００６】図１０はコアを用いた従来のバルントラン
スの一例を示す斜視図である。図１０に示すバルントラ
ンス１は、８字状のコア３を含み、コア３には、３つの
コイル４ａ，４ｂおよび４ｃが一まとめにして巻かれ
る。そして、それらのコイル４ａ，４ｂおよび４ｃの一
端は入出力端子２ａ，２ｂおよび２ｃにそれぞれ接続さ
れ、それらのコイル４ａ，４ｂおよび４ｃの他端は接地
される。したがって、図１０に示すバルントランス１
は、図１１に示す等価回路を有する。
【０００７】ところが、図１０に示すバルントランス１
では、その周波数特性を図１２に示すように、たとえば
ＵＨＦ帯以上の高周波帯域では変換損失が大きく、ま
た、小型化にも限界があった。
【０００８】そこで、そのような帯域では、同軸構造の
バルントランスが用いられる。
【０００９】図１３は同軸構造の従来のバルントランス
の一例を示す図解図である。図１３に示すバルントラン
ス１は、中心電極５を含む。中心電極５の一端には、１
つの入出力端子２ａが接続される。また、中心電極５の
他端は開放されている。中心電極５の周囲には、２つの
内部電極６ａおよび６ｂが、中心電極５と電磁結合する
ように設けられる。２つの内部電極６ａおよび６ｂの対
向する内側の端部は、引出線７ａおよび７ｂを介して、
他の２つ入出力端子２ｂおよび２ｃにそれぞれ接続され
る。さらに、２つの内部電極６ａおよび６ｂの周囲に
は、誘電体を挟んで、アース電極８が設けられる。アー
ス電極８の両端は、内部電極６ａおよび６ｂの外側の端
部に接続される。したがって、図１３に示すバルントラ
ンス１は、概略図１４に示す等価回路を有する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】ところが、図１３に示
すバルントランス１では、各寸法精度が特性を左右する
ため、たとえば移動無線機などのように小型化が要求さ
れる回路設計への応用は困難である。
【００１１】それゆえに、この発明の主たる目的は、バ
ルントランスに用いられ、小型化を図ることができるチ
ップ型トランスを提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】この発明は、誘電体基板
と、誘電体基板の一方主面に蛇行してまたは渦巻状に形
成される第１のストリップラインと、誘電体基板の他方
主面に蛇行してまたは渦巻状に形成され、第１のストリ
ップラインの一部分に電磁結合する第２のストリップラ
インと、誘電体基板の他方主面に蛇行してまたは渦巻状
に形成され、第１のストリップラインの他の部分に電磁
結合する第３のストリップラインとを含む、チップ型ト
ランスである。
【００１３】
【作用】第１のストリップラインと第２のストリップラ
インおよび第３のストリップラインとが誘電体基板の一
方主面と他方主面とに積層的に形成されるため、それら
のストリップラインを形成するために大きな面積の誘電
体基板が必要ない。さらに、第１のストリップライン、
第２ストリップラインおよび第３のストリップライン
が、それぞれ、蛇行してまたは渦巻状に形成されるた
め、それぞれのストリップラインが一方向に長くならな
い。そのため、チップ型トランスの小型化を図ることが
できる。
【００１４】また、このチップ型トランスをバルントラ
ンスとして用いるためには、第１のストリップラインに
不平衡伝送線路が接続され、第２のストリップラインお
よび第３のストリップラインに平衡伝送線路の２つの信
号線路がそれぞれ接続される。そして、このチップ型ト
ランスによって、不平衡伝送線路の信号が平衡伝送線路
の２つの信号線路間に取り出され、あるいは、平衡伝送
線路の２つの信号線路間の信号が平衡伝送線路に取り出
される。
【００１５】
【発明の効果】この発明によれば、バルントランスに用
いられ、小型化を図ることができるチップ型トランスが
得られる。
【００１６】この発明の上述の目的，その他の目的，特
徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳
細な説明から一層明らかとなろう。
【００１７】
【実施例】図１はこの発明の一実施例を示す斜視図であ
る。チップ型トランスとしてのバルントランス１０は積
層体１２を含み、積層体１２は積層される第１，第２，
第３，第４および第５の誘電体基板（層）１４ａ，１４
ｂ，１４ｃ，１４ｄおよび１４ｅを含む。
【００１８】一番上の第１の誘電体基板１４ａの一方主
面には、図１および図２に示すように、そのほぼ全面に
アース電極１６が形成される。アース電極１６から第１
の誘電体基板１４ａの端部に向かって、４つの引出端子
１８ａ，１８ｂ，１８ｃおよび１８ｄが形成される。こ
の場合、２つの引出端子１８ａおよび１８ｂは、第１の
誘電体基板１４ａの一端側に向かって形成され、互いに
間隔を隔てて形成される。他の２つの引出端子１８ｃお
よび１８ｄは、第１の誘電体基板１４ａの他端側に向か
って形成され、互いに間隔を隔てて形成される。
【００１９】上から２番目の第２の誘電体基板１４ｂの
一方主面には、図２に示すように、そのほぼ中央から他
端側に向かって、接続電極２０が形成される。
【００２０】上から３番目の第３の誘電体基板１４ｃの
一方主面には、λ／２の第１のストリップライン２２が
形成される。この第１のストリップライン２２は、幅の
細い渦巻状の第１の部分２４ａと渦巻状の第２の部分２
４ｂとからなる。第１の部分２４ａおよび第２の部分２
４ｂは、互いに間隔を隔てて同じ長さに形成される。ま
た、第１の部分２４ａの外側の部分と第２の部分２４ｂ
の外側の部分とは、一連に形成され接続される。さら
に、第１の部分２４ａの内側の先端は、第２の誘電体基
板１４ｂに形成したビアホール１５ａを介して、接続電
極２０の一端に接続され、第２の部分２４ｂの内側の先
端は開放される。
【００２１】上から４番目の第４の誘電体基板１４ｄの
一方主面には、第１のストリップライン２２の長さの２
分の１の長さのλ／４の渦巻状の第２のストリップライ
ン２６と、第２のストリップライン２６の長さと同じ長
さのλ／４の渦巻状の第３のストリップライン２８と
が、間隔を隔てて形成される。この場合、第２のストリ
ップライン２６は、第３の誘電体基板１４ｃを挟んで、
第１のストリップライン２２の第１の部分２４ａに対向
するように形成される。したがって、第２のストリップ
ライン２６は、第１のストリップライン２２の第１の部
分２４ａと電磁結合する。すなわち、第１のストリップ
ライン２２の第１の部分２４ａおよび第２のストリップ
ライン２６で結合器が構成される。また、第３のストリ
ップライン２８は、第３の誘電体基板１４ｃを挟んで、
第１のストリップライン２２の第２の部分２４ｂに対向
するように形成される。したがって、第３のストリップ
ライン２８は、第１のストリップライン２２の第２の部
分２４ｂと電磁結合する。すなわち、第１のストリップ
ライン２２の第２の部分２４ｂおよび第３のストリップ
ライン２８で結合器が構成される。さらに、第２のスト
リップライン２６の外側の一端および第３のストリップ
ライン２８の外側の一端は、第４の誘電体基板１４ｄの
一端側に向かって形成される。
【００２２】一番下の第５の誘電体基板１４ｅの一方主
面には、そのほぼ全面にアース電極３０が形成される。
アース電極３０から第５の誘電体基板１４ｅの端部に向
かって、４つの引出端子３２ａ，３２ｂ，３２ｃおよび
３２ｄが形成される。２つの引出端子３２ａおよび３２
ｂは、第５の誘電体基板１４ｅの一端側に向かって形成
され、互いに間隔を隔てて形成される。別の２つの引出
端子３２ｃおよび３２ｄは、第５の誘電体基板１４ｅの
他端側に向かって形成され、互いに間隔を隔てて形成さ
れる。また、このアース電極３０には、第４の誘電体基
板１４ｄに形成したビアホール１５ｂおよび１５ｃを介
して、第２のストリップライン２６の内側の他端および
第３のストリップライン２８の内側の他端がそれぞれ接
続される。
【００２３】この積層体１２の側面には、特に図１に示
すように、８個の外部電極３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３
４ｄ，３４ｅ，３４ｆ，３４ｇおよび３４ｈが形成され
る。これらの外部電極のうち、４つの外部電極３４ａ〜
３４ｄは積層体１２の一端側に形成され、他の４つの外
部電極３４ｅ〜３４ｈは積層体１２の他端側に形成され
る。
【００２４】外部電極３４ａ，３４ｄ，３４ｅおよび３
４ｈは、アース電極１６の引出端子１８ａ，１８ｂ，１
８ｃおよび１８ｄにそれぞれ接続される。同時に、外部
電極３４ａ，３４ｄ，３４ｅおよび３４ｈは、アース電
極３０の引出端子３２ａ，３２ｂ，３２ｃおよび３２ｄ
にそれぞれ接続される。したがって、これらの外部電極
３４ａ，３４ｄ，３４ｅおよび３４ｈは、アース端子と
して用いられる。
【００２５】また、外部電極３４ｂは第２のストリップ
ライン２６の一端に接続され、外部電極３４ｃは第３の
ストリップライン２８の一端に接続され、外部電極３４
ｆは第１のストリップライン２２に接続される接続電極
２０の他端に接続される。これらの外部電極３４ｂ，３
４ｃおよび３４ｆは、それぞれ、入出力端子として用い
られる。
【００２６】したがって、このバルントランス１０は、
図３に示す等価回路を有する。
【００２７】このバルントランス１０では、第１のスト
リップライン２２と第２のストリップライン２６および
第３のストリップライン２８とが第３の誘電体基板１４
ｃの一方主面と他方主面とに積層的に形成されるため、
それらのストリップラインを形成するために大きな面積
の誘電体基板が必要ない。さらに、このバルントランス
１０では、第１のストリップライン２２、第２ストリッ
プライン２６および第３のストリップライン２８が、そ
れぞれ、渦巻状に形成されるため、それぞれのストリッ
プラインが一方向に長くならない。そのため、このバル
ントランス１０の小型化を図ることができる。
【００２８】また、このバルントランス１０では、不平
衡伝送線路の信号および平衡伝送線路の信号を相互に変
化するためには、外部電極３４ｆなどを介して第１のス
トリップライン２２に不平衡伝送線路が接続され、外部
電極３４ｂおよび３４ｃを介して第２のストリップライ
ン２６および第３のストリップライン２８に平衡伝送線
路の２つの信号線路がそれぞれ接続される。そして、こ
のチップ型トランス１０によって、不平衡伝送線路の信
号が平衡伝送線路の２つの信号線路間に取り出され、あ
るいは、平衡伝送線路の２つの信号線路間の信号が平衡
伝送線路に取り出される。
【００２９】たとえば、このバルントランス１０は、図
４に示すように、アナログ高周波用のＩＣの２つの出力
端子の信号を不平衡伝送線路に取り出すために用いられ
たり、図５に示すように、バランス型電力増幅器におい
て２つの増幅器の入力側および出力側にそれぞれ用いら
れたり、図６に示すように、ダブルバランスドミキサー
において１８０度位相変換器として用いられたりする。
【００３０】さらに、このバルントランス１０では、誘
電体基板間のストリップラインおよび電極がビアホール
を介して接続され、さらに、積層体１２の表面の外部電
極が端子として用いられるので、他の電気回路などとの
電気的整合性が良好である。
【００３１】また、このバルントランス１０では、積層
体１２の上面にアース電極１６が形成されているので、
シールド効果を有する。なお、このアース電極１６は、
バルントランス１０の特性に悪影響を及ぼさないように
するために、ストリップラインから一定の距離を隔てて
形成されることが好ましい。また、このアース電極１６
は、必ずしも積層体１２の上面に露出している必要はな
く、他の誘電体基板（層）で一体に覆ってもよい。
【００３２】さらに、このバルントランス１０では、積
層体１２の表面に入出力端子およびアース端子となるそ
れぞれの外部電極が形成されているため、たとえばプリ
ント基板に表面実装することができる。
【００３３】また、このバルントランス１０では、誘電
体基板の厚みを任意に設定することが可能であり、その
厚みを変えれば特性インピーダンスが変わるので、特性
インピーダンスの自由度が大きい。
【００３４】なお、誘電体基板の材料としては樹脂ある
いはセラミック誘電体のいずれを用いてもよいが、セラ
ミック誘電体は、下記に一例を示すように、ガラスエポ
キシ樹脂などに比べて誘電体損失が小さく、放熱効果が
優れているので、誘電体基板の材料としてセラミック誘
電体を用いれば、損失を小さくでき、さらに小型化を図
ることができる。 ガラスエポキシ樹脂 ｔａｎδ＝０．０２ セラミック誘電体 ｔａｎδ＝０．０００７
【００３５】また、誘電体基板の材料として誘電体損失
の小さいセラミック誘電体やガラスエポキシ樹脂を用
い、かつ、ストリップラインおよび電極の材料としてた
とえば銅のような導伝率の高い材料を用いれば、変換損
失の小さいバルントランスを得ることができる。
【００３６】なお、図１に示すバルントランス１０は、
たとえば、複数個分のアース電極１６などが形成された
大きな第１の誘電体基板１４ａと、複数個分の接続電極
２０が形成された大きな第２の誘電体基板１４ｂと、複
数個分の第１のストリップライン２２が形成された大き
な第３の誘電体基板１４ｃと、複数個分の第１および第
２のストリップライン２６および２８が形成された大き
な第４の誘電体基板１４ｄと、複数個分のアース電極３
０などが形成された大きな第５の誘電体基板１４ｅとを
積層してマザー積層体にし、それを個々の積層体１２に
切断することによって、量産が可能である。
【００３７】なお、上述の実施例では、第１のストリッ
プライン２２の第１の部分２４ａおよび第２の部分２４
ｂと、第２のストリップライン２６と、第３のストリッ
プライン２８とがそれぞれ渦巻状に形成されているが、
この発明では、それらのストリップラインはそれぞれ蛇
行するように形成されてもよい。このようにそれぞれの
ストリップラインを蛇行するように形成しても、それぞ
れのストリップラインが一方向に長くならず、小型化を
図ることができる。
【００３８】また、上述の実施例では、第１のストリッ
プライン２２の第１の部分２４ａと、第２の部分２４ｂ
と、第２のストリップライン２６と、第３のストリップ
ライン２８とがそれぞれλ／４の長さに形成されている
が、特性を調整するなら、それらは必ずしもλ／４の長
さに形成されなくてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例を示す斜視図である。
【図２】図１に示す実施例の積層体の分解斜視図であ
る。
【図３】図１に示す実施例の等価回路図である。
【図４】図１に示す実施例の用途の一例を示す回路図で
ある。
【図５】図１に示す実施例の用途の他の例を示す回路図
である。
【図６】図１に示す実施例の用途のさらに他の例を示す
回路図である。
【図７】平衡伝送線路の一例を示す図解図である。
【図８】不平衡伝送線路の一例を示す図解図である。
【図９】この発明の背景となりかつこの発明が適用され
るバルントランスの一例を示す図解図である。
【図１０】コアを用いた従来のバルントランスの一例を
示す斜視図である。
【図１１】図１０に示すバルントランスの等価回路図で
ある。
【図１２】図１０に示すバルントランスの周波数特性を
示すグラフである。
【図１３】同軸構造の従来のバルントランスの一例を示
す図解図である。
【図１４】図１３に示すバルントランスの等価回路図で
ある。
【符号の説明】
１０ バルントランス １２ 積層体 １４ａ〜１４ｅ 誘電体基板（層） １６，３０ アース電極 １８ａ〜１８ｄ，３２ａ〜３２ｄ 引出端子 ２０ 接続電極 ２２ 第１のストリップライン ２４ａ 第１の部分 ２４ｂ 第２の部分 ２６ 第２のストリップライン ２８ 第３のストリップライン ３４ａ〜３４ｈ 外部電極

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 誘電体基板、 前記誘電体基板の一方主面に蛇行してまたは渦巻状に形
    成される第１のストリップライン、 前記誘電体基板の他方主面に蛇行してまたは渦巻状に形
    成され、前記第１のストリップラインの一部分に電磁結
    合する第２のストリップライン、および前記誘電体基板
    の他方主面に蛇行してまたは渦巻状に形成され、前記第
    １のストリップラインの他の部分に電磁結合する第３の
    ストリップラインを含む、チップ型トランス。
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Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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