JPH10116732A - 伝送線路トランス及びこれを使用した増幅ユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＣＡＴＶ等のような広帯域に亘る信号を増幅
する広帯域増幅器に適した入力トランスを備えた増幅ユ
ニットを提供することにある。 【解決手段】 不平衡伝送線路と平衡型広帯域増幅器の
入力側との間に接続される入力トランスとして、中点電
位を固定された伝送線路トランスを使用して、互いに逆
位相の２つの出力信号に変換して、広帯域増幅器に出力
する。これによって、増幅ユニットにおける２次歪を相
殺することができる。伝送線路トランスとしては、２つ
の入力ポートと、３つの出力ポートとを備え、出力ポー
トの一つが接地された強制バラン型伝送線路トランスを
使用する。これら入力ポート及び出力ポート間には、第
１及び第２の２芯平行線がメガネ型コアを介して配置さ
れ、１：（１／２）：（１／２）のインピーダンス比を
単一のメガネ型コアを使用して構成できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、広帯域に亘る入力
信号を増幅することができる増幅ユニットに関し、特
に、入力側トランスと広帯域増幅器とを備えた増幅ユニ
ットに関する。

【０００２】

【従来の技術】最近、ＣＡＴＶ等では、映像チャンネル
を１００チャンネル程度まで、多チャンネル化すること
が要望されており、この要望に応えるためには、約５０
ＭＨｚ程度の低い周波数から約１ＧＨｚ程度の非常に高
い周波数まで、言い換えれば、約７００ＭＨｚ〜１ＧＨ
ｚの広い帯域に亘って、均一に、且つ、低歪で入力信号
を増幅できる広帯域増幅器が必要である。

【０００３】ここで、この種、ＣＡＴＶ用の増幅ユニッ
トには、上記した広帯域増幅器の他に、ケーブル、他の
機器等とのインピーダンス整合の関係上、広帯域増幅器
の入力側及び出力側に、それぞれ入力及び出力トランス
が設けられているのが普通である。

【０００４】従来、このような構成を有する増幅ユニッ
トに対しても、他の回路等と同様に、小形化が強く要求
されている。しかしながら、広帯域増幅器自体はＩＣチ
ップによって構成することによって、小型化できるが、
入力トランス及び出力トランスはチップ化できないた
め、充分に小形化できないのが実情である。一方、この
種の増幅ユニットに使用される入力トランス及び出力ト
ランスは、広帯域に亘って、インピーダンス整合のとれ
たものでなければならないため、各種の工夫が成されて
いるが、低価格で、しかも、ＣＡＴＶに要求される広い
帯域に亘って整合性を保てるトランスについては、未だ
提案されていない。したがって、従来提案されている入
力トランス及び出力トランスを使用したのでは、インピ
ーダンスの不整合を避けることができず、反射波の発
生、並びに、反射波の発生に伴うゴーストの発生等によ
る画質の低下、及び、伝送効率の低下等を防止できな
い。特に、広い地域に信号を供給するＣＡＴＶでは、広
帯域増幅ユニットの数が多くなるので、少しのインピー
ダンス不整合でも影響が大きい。このように、ＣＡＴＶ
に使用される増幅ユニットでは、入力及び出力トランス
におけるインピーダンスの整合は非常に重要な問題であ
る。

【０００５】従来、特開平３−５２４０７号公報（以
下、引用例１と呼ぶ）には、１００〜１０００ＭＨｚ、
又は、それ以上の無線周波数領域で動作するハイブリッ
ド増幅ユニットが提案されている。引用例１では、増幅
器を構成する能動素子部分を個々にチップ化すると共
に、これらチップを入力及び出力トランスと共に、回路
基板上に配置した構成が示されている。また、この構成
では、基板上に配置された回路部分のレイアウトを物理
的に鏡面対称にすることにより、回路部分に関連した寄
生インピーダンスの影響を低減することができる。

【０００６】更に、引用例１は、入力及び出力トランス
として、トロイダルコアに巻線を施した磁気結合型トラ
ンスを使用しており、この磁気結合型トランスを介し
て、伝送線路と増幅器との接続、並びに、外部回路と増
幅器との接続を行っている。また、磁気結合型トランス
は、基板上に平面的に配置されており、磁気結合型トラ
ンスの各巻線の端子は基板上に配置された金属パター
ン、即ち、導体パターンと個々に接続されている。

【０００７】一方、特開平５−１９９０４８号公報（以
下、引用例２）には、伝送線路トランスを介して伝送線
路と広帯域増幅器とを接続した構成の高周波線形増幅器
が開示されている。また、引用例２は、所定の特性イン
ピーダンスを有する２芯平行線を１組使用すると共に、
伝送線路トランスを使用することも示唆している。この
構成では、周波数特性を引用例１よりも改善でき、且
つ、小型、軽量化を達成することができる。

【０００８】次に、特開平７−２４０６５２号公報（以
下、引用例３と呼ぶ）には、平衡側ケーブルと不平衡側
ケーブルとの間に、伝送線路トランスを設けると共に、
平衡側のケーブルに、２つの抵抗素子を直列接続し、両
抵抗素子の中点を接地した構成を有する平衡ー不平衡変
換器が示されている。この構成では、２つの抵抗素子の
中点を接地することにより、中点電位を固定することが
でき、このため、コモンモードのインピーダンスを低減
できる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、引用例
１のように、磁気結合型トランスを平面的に配置したの
では、基板上における磁気結合型トランスの占有面積が
大きくなる。更に、磁気結合型トランスにおける各巻線
は、導体パターン、即ち、金属パターンに対して配線さ
れ、トロイダルコアと導体パターンとの配線距離が長い
ため、配線によるバラツキによって、寄生インダクタン
スも変化し、配線後、微調整する必要があり、周波数特
性が悪いという欠点がある。調整後、トロイダルコアや
配線をワニスなどの接着剤で基板上に固定する必要があ
るが、固定すると、接着剤の誘電率で浮遊容量が変化
し、折角、調整した特性がずれてしまうこともある。こ
のように、調整に多大な時間を費やしていた。また、磁
気結合型トランスを使用した場合、高域は線間の結合度
で制限され、低域はコアの材質で制限されてしまうた
め、周波数特性が悪く、広帯域化には不向きである。

【００１０】更に、引用例２では、伝送線路トランス及
び２芯平行線を使用することを示唆してはいるものの、
広帯域増幅器に適した伝送線路トランスの入力側及び出
力側の接続関係について、何等、考慮されていない。こ
のため、引用例２は、通常の伝送線路トランスの場合と
同様に、入力対出インピーダンス比を１：ｎ² （具体的
には１：１）に選定することしか、考慮していない。し
たがって、他のインピーダンス比を実現する必要性等を
引用例２から見出だすことは、困難である。

【００１１】いずれにしても、引用例２のように、１：
１の伝送線路トランスを平衡入力の増幅器に接続した場
合、中点が不定となり、高周波増幅器の利得特性、２次
歪特性等の特性が安定しないと言う欠点がある。更に、
小型化の要求に応えるために、小型のコアを使用する
と、対地インピーダンスが小さ＜なり、偶モード（コモ
ン・モードとも呼ぶ）信号の影響が大きくなる。

【００１２】また、引用例３においても、伝送線路トラ
ンスと広帯域増幅器との接続関係については、何等、示
唆していないから、この引用例３から、広帯域増幅器に
適した伝送線路トランスとの間の接続関係、並びに、構
成を見出だすことは、困難である。更に、引用例３の構
成では、１８０度位相反転した高周波電力をトランスの
出力ポートで終端抵抗により終端するため、あらゆる周
波数で一定のインピーダンスで終端されることになる。
しかしながら、入力側と出力側とのインピーダンス比を
変えずに、中点電位を固定することが困難であるという
欠点がある。その理由は、終端抵抗の値を大きくすれ
ば、終端抵抗に流れる高周波電流が小さく、中点電位を
安定に保つことができず、逆に、終端抵抗を小さくすれ
ば、変換比が変化してしまうからである。

【００１３】本発明の目的は、広帯域増幅器の広帯域化
に寄与できる構成を備えた入力トランスを有する増幅ユ
ニットを提供することである。

【００１４】本発明の他の目的は、広帯域増幅器の入力
側と、入力トランスとの間の整合を容易に取り得る増幅
ユニットを提供することである。

【００１５】本発明の他の目的は、安定で、且つ、優れ
た周波数特性を有する増幅ユニットを提供することであ
る。

【００１６】本発明の更に他の目的は、小形化できる構
成を備えた増幅ユニットを提供することである。

【００１７】本発明の他の目的は、１：（１／２）＋
（１／２）のインピーダンス比を実現できると共に、広
帯域増幅器における２次歪を低減できる伝送線路トラン
スを提供することである。

【００１８】本発明の他の目的は、基板等に取り付ける
際におけるバラツキを少なくし、実質上、無調整で基板
等に搭載できる伝送線路トランスを提供することであ
る。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明の一形態によれ
ば、不平衡伝送線路と、平衡型広帯域増幅器の入力と間
に、入力トランスを接続した増幅ユニットにおいて、前
記入力トランスは、中点出力を決める手段を備えた伝送
線路トランスを含んでいることを特徴とする増幅ユニッ
トが得られる。

【００２０】本発明の他の形態によれば、２つの入力ポ
ートをメガネ型コアの一表面側に設け、出力ポートをメ
ガネ型コアの他表面側に設け、これらポートにメガネ型
コアの穴を通過する２芯平行線を接続した表面実装型の
伝送線路トランスが得られる。この構成では、入力ポー
トを入力伝送線路に向け、出力ポートを広帯域増幅器に
向けて、コアを立設して配置することができ、実装基板
に対する実装、並びに、広帯域増幅器との電気的接続が
容易になると共に、実装面積も縮小できる。

【００２１】

【発明の実施の形態】図１を参照すると、本発明の一実
施の形態に係る増幅ユニットは、同軸線路等の不平衡線
路によって構成された入力側伝送線路１０に接続され、
この入力側伝送線路１０を介して与えられる広帯域高周
波信号を増幅して、出力端子ＯＵＴ１及びＯＵＴ２に出
力信号として出力する。尚、入力側伝送線路１０は７５
Ωの特性インピーダンスを有しているものとする。

【００２２】また、図示された増幅ユニットは、入力ト
ランス１１、広帯域増幅器１２、及び電力結合器１３と
によって構成されている。このうち、入力トランス１１
の出力側に接続された広帯域増幅器１２は、５０〜８０
０ＭＨｚの帯域にわたって、３７．５Ωの入力インピー
ダンスを持つ平衡型広帯域増幅器によって構成されてお
り、且つ、この平衡型広帯域増幅器は、プッシュプル形
式に接続された互いに同一の構成の第１及び第２の増幅
回路によって形成されている。尚、図１は交流的な等価
回路を示したものであって、直流的な接続は考慮してい
ない。

【００２３】図示された第１の増幅回路は、ソース接地
型増幅器を構成するＦＥＴ３１ａ及び３２ａと、ＦＥＴ
３２ａに対してカスコード接続され、カスコード接続増
幅器を構成するＦＥＴ３３ａとを有している。また、Ｆ
ＥＴ３１ａのドレインとゲートとの間には、第１の負帰
還回路２６ａとして、抵抗Ｒ１ａとコンデンサＣ１ａと
の直列回路が接続されており、他方、ＦＥＴ３３ａのド
レインとＦＥＴ３２ａのゲートの間には、第２の負帰還
回路２７ａとして、コンデンサＣ２ａと抵抗Ｒ２ａとの
直列回路が接続されている。

【００２４】同様に、第２の増幅回路は、ＦＥＴ３１ｂ
〜ＦＥＴ３３ｂ、第１の負帰還回路２６ｂとしての抵抗
Ｒ１ｂ及びコンデンサＣ１ｂ、第２の負帰還回路２７ｂ
としてのコンデンサＣ２ｂ及び抵抗Ｒ２ｂとを備えてい
る。また、ＦＥＴ３１ａとＦＥＴ３１ｂのソース間に
は、抵抗Ｒ３が接続され、ＦＥＴ３２ａとＦＥＴ３２ｂ
のソース間には、抵抗Ｒ４が接続されている。更に、Ｆ
ＥＴ３３ａとＦＥＴ３３ｂのゲート間には、抵抗Ｒ５が
接続されている。抵抗Ｒ３及びＲ４は、これら抵抗によ
って相互に接続されたＦＥＴを仮想的に接地することに
より、二次歪を除去するためのバランス抵抗であり、他
方、抵抗Ｒ５はバイアス源（図示せず）からバイアスを
供給し、ゲート接地動作を安定させるためのバイアス抵
抗である。この構成を有する平衡型広帯域増幅器は、Ｆ
ＥＴの特性がばらついたり、入力信号の振幅や１８０度
位相差に多少の差があっても、出力にその差が生じない
と言う利点を有するとともに、第１及び第２の増幅回路
で発生する二次歪の大きさを打ち消すことができると言
う利点をも併せ有している。但し、入力信号の振幅や１
８０度位相差に差があると、差がない場合に比べて２次
歪みは大きくなるので、差がないことが好ましい。

【００２５】一方、上記した平衡型広帯域増幅器の入力
側に接続された入力トランス１１は、２芯平行線を含む
伝送線路トランスによって構成されており、図示された
例は、強制バラン型伝送線路トランスを使用している。
具体的に言えば、図示された強制バラン型伝送線路トラ
ンスは、入力側伝送線路１０に接続された入力側ポート
Ｐ１、Ｐ２と、出力側ポートＰ３〜Ｐ５とを有し、出力
ポートＰ３及びＰ５は平衡型広帯域増幅器の入力端子に
接続されると共に、出力側ポートＰ４は接地されてい
る。また、入力側ポートＰ１とＰ２との間の入力インピ
ーダンスをＺｉｎとし、出力側ポートＰ３とＰ４との間
の出力インピーダンスをＺｏｕｔ１、及び出力側ポート
Ｐ５とＰ４との間の出力インピーダンスＺｏｕｔ２と
し、更に、出力側ポートＰ３とＰ５との間の出力インピ
ーダンスＺｏｕｔとする。

【００２６】ここで、強制バラン型伝送線路トランス
は、互いに平行に並べられ、相互に被覆等により固定さ
れた２本の伝送線路からなる第１及び第２の２芯平行線
１１１、及び、１１２とを備えている。第１の２芯平行
線１１１の伝送線路の入力側端子は、それぞれ入力側ポ
ートＰ１、Ｐ２に接続されており、更に、第１の２芯平
行線１１１の伝送線路の出力側端子は第２の２芯平行線
１１２との共通接続点Ｃ１及びＣ２に接続されている。
第１の２芯平行線１１１を構成する伝送線路は、伝送ト
ランスとして動作する。

【００２７】更に、第２の２芯平行線１１２のうちの一
方の伝送線路の一端は、共通接続点Ｃ１に接続されると
共に、出力側ポートＰ３に接続され、他端、即ち、巻き
始めの位置は出力ポートＰ４を介して接地されている。
また、第２の２芯平行線１１２のうちの他方の一端、即
ち、巻き始めの位置は、共通接続点Ｃ２を介して出力側
ポートＰ５に接続されると共に、他端は出力ポートＰ４
を介して接地されている。このように、図示された強制
バラン型伝送線路トランスの第２の２芯平行線１１２
は、中点を交流的に接地することにより固定している。
中点を固定することにより、平衡型広帯域増幅器のもつ
特性を十二分に発揮させることができる。

【００２８】ここで、第１の２芯平行線１１１はリング
状コアに巻線されて、第１の伝送線路トランスを形成
し、他方、第２の２芯平行線１１２もリング状コアに巻
線されて第２の伝送線路トランスを形成しているものと
する。

【００２９】この構成では、強制バラン型伝送線路トラ
ンスの入力側に設けられた第１の伝送線路トランスは、
伝送線路１０からの不平衡型である入力高周波信号を平
衡型に変換して出力する。この第１の伝送線路トランス
の入力／出力におけるインピーダンス比は１：１にな
り、且つ、ポートＰ１とＰ２間の入力インピーダンスＺ
ｉｎは７５Ωになるように、調整されている。

【００３０】他方、出力側に設けられた第２の伝送線路
トランスは、平衡型で、伝送線路１０の出力端子、即
ち、共通接続端子Ｃ１及びＣ２に接続されており、平衡
型出力の中点電位を確定する。ポートＰ３とポートＰ４
間、及び、ポートＰ５とポートＰ４間の出力インピーダ
ンスＺｏｕｔ１、Ｚｏｕｔ２はそれぞれ３７．５Ωとな
るように、調整されており、両者のインピーダンス比は
１：１である。図示された強制バラン型伝送線路トラン
スのインピーダンス比（Ｚｉｎ：Ｚｏｕｔ１：Ｚｏｕｔ
２）は、１：（１／２）：（１／２）となることは明ら
かである。

【００３１】ここで、図示された増幅ユニットの動作を
説明する。伝送線路１０からの入力高周波信号は強制バ
ラン型伝送線路トランスのポートＰ１及びＰ２間に与え
られる。入力高周波信号は、ポートＰ５とポートＰ３に
平衡信号として出力される。即ち、ポートＰ５とポート
Ｐ４との間に、入力高周波信号と同一位相の出力信号と
して送出され、他方、ポートＰ３とポートＰ４との間
に、逆位相の出力信号として送出される。ここで、ポー
トＰ５とＰ３に送出される出力信号は、同一の振幅で、
且つ、互いに逆位相を有している。

【００３２】このように、中点電位を確定した強制バラ
ン型伝送線路トランスは、広い周波数帯域において、出
力ポートＰ３及びＰ５に対して、電圧差の少ない出力信
号を供給することができ、また、位相差においても、１
８０度から大きくずれることのない出力信号を送出でき
る。更に、このような強制バラン型伝送線路トランスを
平衡型広帯域増幅器１２と組み合わせることにより、平
衡型広帯域増幅器１２の入力側の中点電位が固定できる
ため、平衡型広帯域増幅器１２の利得特性及び２次歪特
性を十二分に発揮させることができる。このことは、増
幅ユニット全体の２次歪特性を大幅に改善できることを
意味している。即ち、強制バラン型伝送線路トランスか
ら平衡型広帯域増幅器１２に与えられる出力信号自体、
同一振幅で、互いに逆位相とすることができるので、平
衡型広帯域増幅器１２内でも、互いに同一振幅、逆位相
で増幅され、平衡型広帯域増幅器１２の後段に接続され
る電力結合器１３により１つにまとめられ、出力端子Ｏ
ＵＴから出力される。これに対し、平衡型広帯域増幅器
１２内で発生する２次歪みは同一振幅、逆位相となるの
で、電力結合器１３で相互に相殺される。仮に、振幅に
差があったり、逆位相から位相のズレがあると、電力結
合器１３で結合損失が生じ、増幅効率が低下したり、２
次歪みを効果的に打ち消すことができない。すなわち、
本実施の形態では、平衡型広帯域増幅器１２への入力が
同一振幅、逆位相にすることができるため、増幅器の増
幅効率が最大になり、２次歪みが最小となる。

【００３３】図２を参照すると、図１の入力トランス１
１として使用できる強制バラン型伝送線路トランスの一
例が示されており、ここでは、リング状コア４０に上記
した第１及び第２の２芯平行線を巻線を施すことによっ
て構成されている。

【００３４】具体的にいえば、図２のポートＰ１〜Ｐ５
は図１に示されたポートに対応しており、リング状コア
４０の一部に第１の２芯平行線１１１が巻線されてい
る。図に示されているように、第１の２芯平行線１１１
の巻き始めの２つの端子はポートＰ１及びポートＰ２に
それぞれ接続されている。更に、第１の２芯平行線１１
１の一方の伝送線路の巻き終りの２つの端子はポートＰ
３及びＰ５にそれぞれ接続されている。

【００３５】他方、第２の２芯平行線１１２は第１の２
芯平行線１１１から離れたリング状コア部分に巻線され
ており、且つ、第２の２芯平行線１１２を形成する２本
の伝送線路の一方（白丸）の巻き始めはポートＰ５に接
続され、他方の伝送線路（黒丸）の巻き始めはポートＰ
４に接続されている。更に、一方の伝送線路の巻き終り
はポートＰ４に接続され、他方の伝送線路の巻き終りは
ポートＰ３に接続されている。この接続関係により、図
１に示した強制バラン型伝送線路トランスを構成するこ
とができる。このように、単一のコア４０の異なる位置
に第１及び第２の２芯平行線１１１及び１１２を巻線す
ることにより、第１及び第２の２芯平行線を個々に２つ
のリング状コアに巻線する場合に比較して、外形や実装
面積の小さな強制バラン型伝送線路トランスを構成でき
る。

【００３６】尚、図２の変形として、第１及び第２の２
芯平行線をリング状コアの同一箇所に重ね巻きすること
もできるが、巻線された第１及び第２の２芯平行線が互
いに電磁結合するため、巻き方でインピーダンス変換比
が変わってしまうおそれがあり、且つ、各平行線の端子
の処理が複雑化する。更に、低周波におけるロスを無視
できるような場合には、棒状のコアに第１及び第２の２
芯平行線を巻線し、図１と同様な等価回路であらわすこ
とができる強制バラン型伝送線路トランスを構成でき
る。

【００３７】図３（Ａ）及び（Ｂ）を参照すると、図１
に示された広帯域増幅器１２に最も適した強制バラン型
伝送線路トランス１１の構成が概略的に示されている。
図３（Ａ）は、上記した強制バラン型伝送線路トランス
１１を入力ポートＰ１及びＰ２側からみた概略斜視図で
あり、他方、図３（Ｂ）は、強制バラン型伝送線路トラ
ンス１１を出力ポートＰ３〜Ｐ５側からみた概略斜視図
である。

【００３８】図３（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、強制
バラン型伝送線路トランス１１は平行に延びる第１及び
第２の穴４１及び４２を備えたメガネ型コア４５を備え
ている。図３（Ａ）のように、当該メガネ型コア４５
は、平坦な前表面４５１と、この前表面４５１と対向す
る平坦な裏表面４５２とを有し、更に、これら両表面４
５１、４５２に続く楕円形状の側面４５３とを備え、上
述した第１及び第２の穴４１及び４２は、両表面４５
１、４５２間に延びている。

【００３９】ここで、図３（Ａ）及び（Ｂ）からも明ら
かな通り、入力側ポートＰ１及びＰ２は、前表面４５１
側に配置されており、他方、出力側ポートＰ３〜Ｐ５は
裏表面４５２側に配置されている。図３（Ａ）に示すよ
うに、第１の２芯平行線１１１の２本の伝送線路は入力
側ポートＰ１及びＰ２に接続された巻き始め部分を有
し、第１の穴４１を通過する。通過後、図３（Ｂ）に示
すように、伝送線路の巻き終り部分は、出力側ポートＰ
３及びＰ５に接続されている。図３では、第１の２芯平
行線１１１を構成する２本の伝送線路は、白丸と黒丸で
区別されている。ここで、第１の２芯平行線１１１は第
１の穴４１を少なくとも１回通過させるだけでも良い
し、また、図３に示すように、第１の穴４１を通過させ
た後、メガネ型コア４５を複数回（図では２回）巻くよ
うにしてもよい。

【００４０】一方、第２の２芯平行線１１２が第２の穴
４２に通過され、図１に示した接続関係で出力側ポート
Ｐ３〜Ｐ５に接続されている。具体的に言えば、第２の
２芯平行線１１２の一方の伝送線路（白丸）の巻き始め
は、出力側ポートＰ５に接続され、その巻き終りは出力
側ポートＰ４に接続されている。また、第２の２芯平行
線１１２の他方の伝送線路（黒丸）の巻き始めは、出力
側ポートＰ４に接続され、その巻き終りは出力側ポート
Ｐ３に接続されている。これら第２の２芯平行線１１２
も、第２の穴を少なくとも１回通過するだけでも良い
し、図示されているように、メガネ型コア４５を複数回
（図では３回）巻いても良い。第２の２芯平行線１１２
をメガネ型コア４５に巻回する場合、第１の２芯平行線
１１１とは重なり合わないように巻回するのが望まし
い。好ましくは、図３のように、第１及び第２の２芯平
行線１１１、１１２は、メガネ型コア４５の互いに反対
側側面を通過するように、巻回する。

【００４１】ここで、出力側ポートＰ４は接地されるの
で、図３に示された強制バラン型伝送線路トランスは、
図１と同様な等価回路であらわせることは明らかであ
る。

【００４２】図４、５、６、及び７を参照すると、図３
に示された強制バラン型伝送線路トランス１１を表面実
装型素子化した例が示されており、図４〜７は、それぞ
れ、表面実装素子化された強制バラン型伝送線路トラン
ス１１の平面図、正面図、背面図、及び、側面図であ
る。図示された強制バラン型伝送線路トランス１１は図
５〜７からも明らかなように、矩形形状の表面実装用基
板４６を備え、この基板４６の両側面の一方には、入力
側ポートＰ１及びＰ２が取り付けられており（図４、図
５、図７）、他方、基板４６の他方の側面には、出力側
ポートＰ３〜Ｐ５が取り付けられている（図４、図６、
図７）。図示されたメガネ型コア４５は、前表面と裏表
面間の長さよりも、幅の方が広くなっており、実際に、
メガネ型コア４５の長さは３ｍｍ程度であり、幅は５ｍ
ｍ程度である。このメガネ型コア４５は表面実装用基板
４６に固定されており、これによって、表面実装素子を
構成している。図４、５、及び６からも明らかな通り、
第１の２芯平行線１１１は、入力側ポートＰ１及びＰ２
に電気的に接続され、メガネ型コア４５の第１の穴４１
を通過した後、図５及び図６からも明らかなように、３
回、メガネ型コア４５に巻回され、その端部を出力側ポ
ートＰ３及びＰ５に電気的に接続されている。また、第
２の２芯平行線１１２の巻き始めは出力側ポートＰ４及
びＰ５に電気的に接続され、巻き終りは出力側ポートＰ
３及びＰ４に電気的に接続され、図１と同様な配線が行
われている。尚、出力側ポートＰ４は交流的に接地され
ている。また、ポートＰ４をバイアス源（図示せず）と
接続することで、平衡型広帯域増幅器１２の入力にバイ
アスを与えることもできる。

【００４３】この構成では、入力ポートＰ１、Ｐ２に不
平衡入力信号を与え、第１及び第２の２芯平行線１１
１、１１２の伝送線路により、平衡型信号に変換するこ
とができる。この場合、出力側ポートＰ５とＰ４との間
には、入力信号と同相の信号が出力され、他方、出力側
ポートＰ３とＰ４との間には、入力信号と逆相の信号が
出力されることは、図１を参照して説明した通りであ
る。

【００４４】このように、第２の２芯平行線１１２を構
成する伝送線路の一方を接地することにより、第２の２
芯平行線１１２の各出力端の接地端子からみたインピー
ダンスをいかなる場合においても等しくすることができ
る。ここで、図４〜７に示した強制バラン型伝送線路ト
ランスの特性の一例を示すと、ポートＰ１−ポートＰ２
間、ポートＰ３−ポートＰ５間のインピーダンスは７５
Ωであり、他方、ポートＰ３−Ｐ４間、Ｐ４−Ｐ５間の
インピーダンスは３７．５Ωであった。

【００４５】また、図４〜７に示された強制バラン型伝
送線路トランスは、入力側ポートＰ１、Ｐ２を一方の側
面に設け、出力側ポートＰ３〜Ｐ５を他方の側面に設け
ているため、入力側ポートＰ１、Ｐ２を入力伝送線路１
０に向け、且つ、出力側ポートＰ３〜Ｐ５を広帯域増幅
器１２の入力に向けた状態で、実装できるため、入出力
の接続が極めて容易である。また、メガネ型コア４５の
２つの穴を配線基板等に平行にした状態、即ち、メガネ
型コア４５を立設した状態で実装できるため、トランス
の実装面積を低減できる。

【００４６】図４〜７に示した強制バラン型伝送線路ト
ランス１１を図１に示した広帯域増幅器１２と組み合わ
せた場合、トランス１１におけるインダクタンスを変化
させても、１０ＭＨｚ〜１ＧＨｚの帯域にわたって均一
な利得を実際に得ることができた。

【００４７】

【実施例】上記したメガネ型コア４５を使用した強制バ
ラン型伝送線路トランスの具体例を説明すると、メガネ
型コアは、長さ３ｍｍ、高さ２．８ｍｍ、幅５．２ｍｍ
のＮｉ系フェライト材料のコアを使用した。このコアの
２つの穴の径は１ｍｍであり、両穴間の距離は、約１．
３３ｍｍであった。また、第１及び第２の２芯平行線を
構成する各伝送線路としては、太さ０．１２ｍｍ銅線を
厚さ０．０ｌｍｍのポリウレタンによって被覆したもの
を使用した。更に、第１の２芯平行線１１は４ターンだ
けコアに巻回され、他方、第２の２芯平行線は（４＋ｌ
／２）ターンコアに巻回することによって、図示された
トランスを得た。入力インピーダンスＺｉｎは７５Ω、
出力インピーダンスＺｏｕｔ１、Ｚｏｕｔ２は３８３〜
４４Ωであった。このインピーダンス比は、理論的に
は、１：０．５であるが、実際には、コアの損失等があ
るため、１：０．５１〜０．５９であった。

【００４８】

【発明の効果】伝送線路と平衡型広帯域増幅器の入力と
を強制バラン型伝送線路トランスを用いて接続すること
により、伝送線路トランスの出力の中点電位を固定する
ことができ、広帯域増幅器の入力に、同一振幅で逆位相
の信号を伝えることができる。その結果、広帯域増幅器
の出力にも同一振幅で逆位相の信号を取り出すことがで
き、電力結合器で電力を損失することなく、効率的に増
幅することができる。更に、広帯域増幅器内部で発生す
る２次歪みも同一振幅、同位相で増幅されるので、電力
結合器で打ち消すことができ、２次歪みを低減できる。
このように、強制バラン型伝送線路トランスと平衡型広
帯域増幅器とを組み合わせることにより、平衡型広帯域
増幅器の持つ特性を十二分に発揮させることができる。

【００４９】また、強制バラン型伝送線路トランスとし
て、単一のメガネ型コアに第１と第２の２芯平行線を巻
いた構成を採用することにより、１：（１／２）：（１
／２）のインピーダンス比を実現できると共に、表面実
装用基板上に組立するので、線材やコアを基板上に固定
できる。このことは、各ポートＰ１〜Ｐ５を配線基板等
に直接搭載することにより実装できるため、強制バラン
型伝送線路トランスを構成する線材等を配線する必要が
なくなる。したがって、配線に伴うインピーダンスの変
化を防止でき、且つ、無調整で特性のそろった強制バラ
ン型伝送線路トランスが得られる。また、単一のコアに
２つの伝送線路トランスを組み込むので、小形、軽量化
を図れると言う利点もある。更に、回路基板に実装して
も、巻線の位置が変わることがなく、更に、基板実装前
に伝送線路トランス単体で特性を検査し、所望の特性と
なるように調整したり、選別できるため、実装後の調整
が不要になる。このことは、基板実装時、コアの固定具
合や、巻線の位置を個々に調整する必要がないので、調
整時間や調整工数を大幅に低減でき、また、自動組立、
自動検査が容易になることを意味している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る増幅ユニットを説
明するための回路図である。

【図２】図１の増幅ユニットに使用できる強制バラン型
伝送線路トランスの一例を説明するための外観図であ
る。

【図３】（Ａ）は図１の増幅ユニットに使用できる他の
強制バラン型伝送線路トランスを一方の側面から見た斜
視図である。（Ｂ）は図３（Ａ）の反対側から見た場合
を説明するための斜視図である。

【図４】図３に示された強制バラン型伝送線路トランス
をより具体的に説明するための平面図である。

【図５】図４に示された強制バラン型伝送線路トランス
の正面図である。

【図６】図４に示された強制バラン型伝送線路トランス
の背面図である。

【図７】図４に示された強制バラン型伝送線路トランス
の側面図である。

【符号の説明】

１０ 入力伝送線路 １１ 入力トランス １２ 広帯域増幅器 １１１ 第１の２芯平行線 １１２ 第２の２芯平行線 Ｐ１〜Ｐ５ 入力／出力ポート ４５ メガネ型コア

フロントページの続き (72)発明者 若林 良昌 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気株 式会社内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力トランスと、平衡型広帯域増幅器と
   を備えた増幅ユニットにおいて、 前記入力トランスは、前記入力トランスの特性インピー
   ダンスを保持したまま、中点出力を決める手段を備えた
   伝送線路トランスを含んでいることを特徴とする増幅ユ
   ニット。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記中点出力を決め
   る手段を備えた伝送線路トランスは強制バラン型伝送線
   路トランスによって構成されていることを特徴とする増
   幅ユニット。
3. 【請求項３】 請求項２の強制バラン型伝送線路トラン
   スは、２つの入力ポートと、第１、第２、及び、第３の
   出力ポートとを有すると共に、第２の出力ポートには固
   定電位が与えられる構成を備え、前記入力ポート間の第
   １のインピーダンス、第１及び第２の出力ポート間の第
   ２のインピーダンス、及び、第３及び第２の出力ポート
   間の第３のインピーダンスをそれぞれＺｉｎ、Ｚｏｕｔ
   １、及びＺｏｕｔ２とした時、Ｚｉｎ：Ｚｏｕｔ１：Ｚ
   ｏｕｔ２のインピーダンス比は略１：（１／２）：（１
   ／２）で現されることを特徴とする増幅ユニット。
4. 【請求項４】 ２つの穴を有するメガネ型コアと、２つ
   の入力ポートと、第１、第２、及び、第３の出力ポート
   と、第２の出力ポートを固定電位に接続する手段とを備
   え、前記入力ポート間の第１のインピーダンス、前記第
   １及び第２の出力ポート間の第２のインピーダンス、第
   ３及び第２の出力ポート間の第３のインピーダンスの比
   が略１：（１／２）：（１／２）のインピーダンス比と
   なるように、前記メガネ型コアに伝送線路が配置されて
   いることを特徴とする伝送線路トランス。
5. 【請求項５】 ２つの穴を有するメガネ型コアと、 ２つの入力ポートと、第１、第２、第３の出力ポート
   と、 第１の穴を少な＜とも１回通過する第１の２芯平行線
   と、 第２の穴を少なくとも１回通過する第２の２芯平行線と
   を有し、 第１の２芯平行線の巻始めを前記２つの入力ポートに接
   続し、巻終わりを第１、第３の出力ポートにそれぞれ接
   続し、 第２の２芯平行線の一方の巻始めを第１の出力ポート、
   巻終わりを第２の出力ポートとそれぞれ接続し、 第２の２芯平行線の他方の巻始めを第２の出力ポート、
   巻終わりを第３の出力ポートと接続したことを特徴とす
   る伝送線路トランス。
6. 【請求項６】 請求項４、５のいずれかにおいて、表面
   実装手段上に形成した伝送線路トランス。
7. 【請求項７】 互いに対向する２つの表面と、これら表
   面を囲む側面とを備え、前記２つの表面間に設けられた
   ２つの穴を有するメガネ型コアと、 前記側面部を支持することによって、前記メガネ型コア
   を固定する表面実装基板と、 前記２つの表面の一方側に隣接して設けられた２つの入
   力ポートと、 前記２つの表面の他方側に隣接して設けられた第１、第
   ２、及び第３の出力ポートと、 前記２つの入力ポートと、前記第１及び第３の出力ポー
   トに接続され、前記メガネコアの一方の穴を通過するよ
   うに設けられた第１の２芯平行線と、第１及び第２の出
   力ポートに接続される一端部を有すると共に、前記第３
   及び第２の出力ポートに接続される他端部を有し、前記
   メガネ型コアの他方の穴を通過するように、設けられた
   第２の２芯平行線とを備え、前記入力ポート及び出力ポ
   ートは直接実装基板に接続できることを特徴とする伝送
   線路トランス。
8. 【請求項８】 請求項７において、前記第２の出力ポー
   トは、固定電位に置かれていることを特徴とする伝送線
   路トランス。
9. 【請求項９】 請求項８に記載された伝送路トランスの
   第１及び第３の出力ポートに、入力端子をそれぞれ接続
   された平衡型広帯域増幅器を有し、該平衡型広帯域増幅
   器は前記伝送線路トランスと共に、実装基板上に配置さ
   れていることを特徴とする増幅ユニット。