JPH10290107A - バラン装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】８００ＭＨｚ〜９００ＭＨｚ帯で低損失の小型
のバラン装置を提供する。 【解決手段】不平衡側パターン４４は、略Ｕ字状部４４
Ｕを含む略１ターンのパターンとして形成されている。
Ｕ字状部４４Ｕは、底辺部４４ｅとこの底辺部４４ｅの
両端側から略平行に立ち上がる縦線部４４ｃと縦線部４
４ｄとを含む。点線で示す平衡側パターン４５は、Ｉ字
状部４５ｇ、４５ｈ（図９中、縦線部４４ｃ、４４ｄに
重なっている。）を含む各々約半ターンのパターンとさ
れている。不平衡側パターン４４のＵ字状部４４Ｕの各
縦線部４４ｃ、４４ｄに対向して平衡側パターン４５の
各Ｉ字状部４５ｇ、４５ｈが配置されるようにする。中
心周波数８５０ＭＨｚで挿入損失約０．２ｄＢ、大きさ
約１０（Ｗ）×１２（Ｌ）×２．５（Ｈ）ｍｍのものが
できた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、不平衡信号を平
衡信号に変換し、あるいは平衡信号を不平衡信号に変換
する変成器（トランス）であるバラン装置に関し、特
に、ＲＦ電力増幅器に適用して好適なバラン装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近時、自動車や航空機等の移動体に無線
機を設置して情報の交換を行うシステム、いわゆる移動
体通信の発展や、携帯電話機やＰＨＳ電話機等の普及に
伴い、例えば、８００ＭＨｚ〜９００ＭＨｚ帯等のＵＨ
Ｆ帯でのいわゆるＲＦ電力増幅器が必要になってきてい
る。

【０００３】ＵＨＦ帯で大電力を得ようとする場合、特
に基地局用のＲＦ電力増幅器としては、１個のＲＦ電力
増幅器デバイスだけでは、ＧＢ（利得・帯域幅）積や熱
設計の点で限界があることから設計仕様を満足すること
が困難であり、通常、複数のデバイスを直列あるいは並
列に接続して使用することが考えられている。

【０００４】電力を増幅するために、例えば、図１１に
示すように、バラン装置を利用したＲＦ電力増幅器１０
が知られている。

【０００５】このＲＦ電力増幅器１０は、２個のバラン
装置１２、１４を有している。入力側のバラン装置１２
の不平衡入力側に供給された不平衡入力信号Ｓｉｎがバ
ラン装置１２で平衡信号Ｓ１ａ、Ｓ１ｂに変換され、各
々インピーダンス整合器１６、１８を通じ、ＲＦ電力増
幅器デバイス２０、２２により増幅された後、さらにイ
ンピーダンス整合器２４、２６を通じて平衡信号Ｓ２
ａ、Ｓ２ｂにされる。この平衡信号Ｓ２ａ、Ｓ２ｂが出
力側のバラン装置１４により不平衡信号であり電力増幅
された出力信号Ｓｏｕｔにもどされて利用に供される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、電力増幅用
のバラン装置としては、発熱の発生を抑制するために挿
入損失ができるだけ少ないこと、また、リターンロス
（反射減衰量）ができるだけ大きいことが望ましい。

【０００７】しかしながら、現在市販されている、例え
ば、中心周波数が８５０ＭＨｚのバラン装置では、許容
電力が１Ｗｍａｘ、挿入損失が２個当たり約１ｄＢｔｙ
ｐ（１個換算では約０．５ｄＢ）であり、例えば、数１
０Ｗ程度が必要とされる無線基地局用のバラン装置とし
ては満足できるものではなかった。

【０００８】この発明はこのような課題を考慮してなさ
れたものであり、使用周波数帯での挿入損失が少なく、
かつリターンロスの大きいバラン装置を提供することを
目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明は、誘電体基板
を介して不平衡側パターンと平衡側パターンとが対向し
て配置されるバラン装置において、前記不平衡側パター
ンは、Ｕ字状部を含む約１ターンのパターンとされ、前
記平衡側パターンは、前記約１ターンのパターンと結合
されるＩ字状部を含む各約半ターンのパターンとされ、
前記Ｕ字状部の各縦線部に対向して前記各Ｉ字状部が配
置され、対向配置された前記Ｕ字状部の縦線部と前記各
Ｉ字状部によりトランス結合するように構成されたこと
を特徴とする。

【００１０】以上の構成とすることにより、バラン装置
を低損失、高リターンロスとすることができる。

【００１１】この場合、対向する不平衡側パターンと平
衡側パターンに対し、各々誘電体基板を介して略全面グ
ランドパターンを配置することで、不平衡、平衡変換用
回路パターンがグランド面により挟まれた構造となり、
回路インピーダンスが周囲のシールド板等の影響を受け
ることなく安定な値に保持される。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施の形態に
ついて図面を参照して説明する。なお、以下に参照する
図面において、上記図１１に示したものと対応するもの
には同一の符号を付けてその詳細な説明は省略する。

【００１３】図１は、この一実施の形態の積層チップ部
品であるバラン装置３０の構成を示す斜視図である。

【００１４】図２は、図１例のバラン装置３０を裏面か
らみた場合の構成を示す斜視図である。

【００１５】図３は、図１例のバラン装置３０を模式的
に分解した構成を示す分解斜視図である。

【００１６】図４は、バラン装置３０の電気的等価回路
図を示している。

【００１７】図１〜図４において、便宜上、ハッチング
を施した部分は導電性パターン部であり、その他の部分
は、回路基板基材としてのセラミック誘電体部分であ
る。

【００１８】図１、図２および図４に示すように、バラ
ン装置３０は、不平衡端子５１と、平衡端子５２、５３
と、各端子５１、５２、５３に共通のグランド端子５４
を有している。バラン装置３０は、図２に示す端子（端
子パターンともいう。）５１〜５４が、例えば、リフロ
ー技術により図示していないＲＦ増幅器デバイスが搭載
されている回路基板に半田付けにより実装される。

【００１９】バラン装置３０は、模式的には、図３に示
すように、第１〜第７の回路基板３１〜３７が７枚積層
されて、１個の積層回路基板としてのバラン装置３０
（図１、図２参照）とされている。この実施の形態にか
かるバラン装置３０の大きさは、約１０（Ｗ）×１２
（Ｌ）×２．５（Ｈ）ｍｍであり、非常に小型である
（図１参照）。

【００２０】図３に示すように、バラン装置３０は、基
本的には、絶縁板（誘電体基板）としての第１の回路基
板３１、略全面グランドパターン（べたグランドパター
ン）４２が施されている第２の回路基板３２、絶縁板と
しての第３の回路基板３３、不平衡側パターン４４が形
成された第４の回路基板３４、平衡側パターン４５が形
成された第５の回路基板３５、絶縁板としての第６の回
路基板３６、および一面が略全面グランドパターン（べ
たグランドパターン）４７とされ、その裏面側が図２に
示した端子５１〜５４により構成される端子４８（図２
参照）とされる第７の回路基板３７とから構成されてい
る。

【００２１】積層状態とされた回路基板としてのバラン
装置３０では、図２および図３に示すように、その側壁
部分に端子５１〜５４が形成され、接続用パターンを兼
用する端子５１により不平衡側パターン４４のホット側
（グランド側でない側）端部４４ａと当該端子５１とが
電気的に接続される。同様に、接続用パターンを兼用す
る端子５２により平衡側パターン４５のホット側端部４
５ｆと当該端子５２とが電気的に接続され、接続用パタ
ーンを兼用する端子５３により平衡側パターン４５のホ
ット側端部４５ｅと当該端子５３とが電気的に接続され
る。さらに、接続用パターンを兼用する端子５４により
グランドパターン４２とグランドパターン４７と当該端
子５４とが接続されている。

【００２２】バラン装置３０は、例えば、厚み１００μ
ｍのグリーンシートを準備し、パターンとしての導体ペ
ーストを印刷し、さらにグリーンシートを重ねる工程を
繰り返した後、８５０℃で１時間焼成することにより製
作している。

【００２３】回路基板３２〜３６までの各回路基板の厚
みは、必要とする入出力インピーダンスによってグリー
ンシートの積層枚数を変化させればよい。この実施の形
態では、シートの厚みが約１００μｍのグリーンシート
を合計３４枚積層し、第１の回路基板３１および第２の
回路基板３２は各グリーンシート１枚、第３の回路基板
３３はグリーンシート１４枚、第４の回路基板３４はグ
リーンシート１枚、第５の回路基板３５はグリーンシー
ト１枚、第４の回路基板３４と第５の回路基板３５の間
には図示していないグリーンシート１枚、第６の回路基
板３６はグリーンシート１４枚、第７の回路基板３７は
グリーンシート１枚の構成としている。

【００２４】このように構成したこの実施の形態に係る
バラン装置３０のインピーダンスは、平衡端子５２、５
３間に５０オームの終端器を接続して、不平衡端子５１
側から見た場合５０オームであり、一方、不平衡端子５
１とグランド端子５４間に５０オームの終端器を接続し
て、平衡端子５２、５３から見た場合も５０オームであ
る。

【００２５】図５は、不平衡側パターン４４が形成され
た回路基板（不平衡側回路基板ともいう。）３４の正面
図である。

【００２６】図６は、平衡側パターン４５が形成された
回路基板（平衡側回路基板ともいう。）３５の正面図で
ある。

【００２７】図７は、端子４８（図２も参照）が形成さ
れた回路基板３７の背面図である。

【００２８】図８は、グランドパターン４２、４７が各
々形成された回路基板３２、３７の正面図である。

【００２９】図５に示すように、不平衡側パターン４４
は、略Ｕ字状部４４Ｕを含む略１ターンのパターンとし
て形成されている。Ｕ字状部４４Ｕは、底辺部４４ｅと
この底辺部４４ｅの両端側から略平行に立ち上がる縦線
部４４ｃと縦線部４４ｄとから構成されている。

【００３０】図６および図３に示すように、平衡側パタ
ーン４５は、前記約１ターンのパターンと結合されるＩ
字状部４５ｇ、４５ｈを含む各々約半ターンのパターン
とされている。この場合、回路基板３４と回路基板３５
とを重ねて描いた図９の模式図に示すように、不平衡側
パターン４４のＵ字状部４４Ｕの各縦線部４４ｃ、４４
ｄに対向して（正確には、誘電体基板を挟んで対面し
て）前記各Ｉ字状部４５ｇ、４５ｈが配置され、対向配
置された前記Ｕ字状部４４Ｕの縦線部４４ｃ、４４ｄと
各Ｉ字状部４５ｇ、４５ｈによりトランス結合するよう
に構成されている。

【００３１】そして、対向配置された不平衡側の回路基
板３４と平衡側の回路基板３５に対してそれぞれ誘電体
基板３３、３６を介して全面グランドパターン４２、４
７を有する回路基板３２、３７を積層した構造のバラン
装置３０としているので、いわゆるグランドサスペンデ
ッド構造となり、バラン装置３０がシールドされ、バラ
ン装置３０のインピーダンスが外部のシールド板等の存
在により変化することがない。

【００３２】図１０は、このようにして製作したバラン
装置３０をネットワークアナライザにより測定した電気
的特性を示している。横軸は、１目盛１００ＭＨｚの測
定周波数ｆで５００ＭＨｚ〜１３００ＭＨｚまでを示し
ている。縦軸は、１目盛１ｄＢの挿入損失ＩＬ（ｄＢ）
と１目盛１０ｄＢのリターンロスＲＬ（ｄＢ）を示して
いる。図１０から分かるように、バラン装置３０は、電
気回路的には、帯域通過フィルタとして動作する。

【００３３】その挿入損失ＩＬの特性は、２個当たりの
ものを示しており、中心周波数８５０ＭＨｚで２個当た
り、約０．４ｄＢ（１個当たり０．２ｄＢ）と市販品の
半分以下の挿入損失となる特性を有している。この結
果、この実施の形態のバラン装置３０は、５０Ｗ程度で
も問題なく連続動作できることが確認され、市販品の５
０倍程度の性能となっている。なお、２個当たりの挿入
損失を示しているのは、一般的な５０オーム不平衡測定
用のネットワークアナライザを使用したためであり、公
知のように、２個のバラン装置３０の平衡端子５２、５
３同士を接続し、それぞれの不平衡端子５１をそれぞれ
入出力端子として測定したためである。

【００３４】また、中心周波数８５０ＭＨｚでのリター
ンロスは、約３５ｄＢと比較的に大きな値になってい
る。

【００３５】なお、この発明は、上述の実施の形態に限
らず、この発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成
を採り得ることはもちろんである。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、低損失、高リターンロスのバラン装置を製作するこ
とができる。

【００３７】また、インピーダンスの安定した小型のバ
ラン装置を製作することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施の形態の積層チップ部品であ
るバラン装置の構成を示す斜視図である。

【図２】図１例のバラン装置を裏面からみた場合の構成
を示す斜視図である。

【図３】図１例のバラン装置を模式的に分解した構成を
示す分解斜視図である。

【図４】図１例のバラン装置の電気的等価回路図であ
る。

【図５】不平衡側パターンが形成された回路基板の正面
図である。

【図６】平衡側パターンが形成された回路基板の正面図
である。

【図７】端子が形成された回路基板の背面図である。

【図８】グランドパターンが形成された回路基板の正面
図である。

【図９】平衡側パターンと不平衡側パターンとを重ねて
描いた模式図である。

【図１０】図１例のバラン装置の電気的特性を示す特性
図である。

【図１１】一般的にバラン装置を使用したＲＦ電力増幅
器の電気回路図である。

【符号の説明】

３０…バラン装置 ３１〜３７…回路基
板 ４２、４７…グランドパターン ４４…不平衡側パタ
ーン ４４Ｕ…Ｕ字状部 ４５…平衡側パター
ン ４５ｇ、４５ｈ…Ｉ字状部 ５１〜５４…端子 ＩＬ…挿入損失 ＲＬ…リターンロス

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】誘電体基板を介して不平衡側パターンと平
   衡側パターンとが対向して配置されるバラン装置におい
   て、 前記不平衡側パターンは、Ｕ字状部を含む約１ターンの
   パターンとされ、 前記平衡側パターンは、前記約１ターンのパターンと結
   合されるＩ字状部を含む各約半ターンのパターンとさ
   れ、 前記Ｕ字状部の各縦線部に対向して前記各Ｉ字状部が配
   置され、対向配置された前記Ｕ字状部の縦線部と前記各
   Ｉ字状部によりトランス結合するように構成されたこと
   を特徴とするバラン装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の装置において、 前記不平衡側パターンの前記平衡側パターンに対向して
   いない面側に誘電体基板の一面側が配置され、この誘電
   体基板の他面側が略全面グランドパターンとされ、 前記平衡側パターンの前記不平衡側パターンに対向して
   いない面側に誘電体基板の一面側が配置され、この誘電
   体基板の他面側が略全面グランドパターンとされたこと
   を特徴とするバラン装置。