JPH10327005A - 選択可能なポート・インピーダンスを有する電流平衡バラン・ネットワーク - Google Patents

選択可能なポート・インピーダンスを有する電流平衡バラン・ネットワーク

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JPH10327005A
JPH10327005A JP10129746A JP12974698A JPH10327005A JP H10327005 A JPH10327005 A JP H10327005A JP 10129746 A JP10129746 A JP 10129746A JP 12974698 A JP12974698 A JP 12974698A JP H10327005 A JPH10327005 A JP H10327005A
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    • H01P5/10—Coupling devices of the waveguide type for linking dissimilar lines or devices for coupling balanced with unbalanced lines or devices

Abstract

(57)【要約】 【課題】 平衡ポートおよび不平衡ポート間に選択的可
変インピーダンス比を有するバラン・ネットワークを提
供する。 【解決手段】 少なくとも電流について平衡な半波バラ
ン・ネットワークは、隣接する導体部分１３０，１４０
を有する導体部を備えている。平衡ポート１１０が、導
体部の端部間に配されている。不平衡ポート１２０が、
導体部の一方の端部および接地面１０７間に配されてい
る。半波バラン・ネットワークの隣接導体部分１３０，
１４０のインピーダンス間の差が、平衡ポート１１０お
よび不平衡ポート１２０のポート・インピーダンス間に
選択可能なインピーダンス比を与える。一実施例では、
異なるインピーダンス導体部分の数は無限に近く、これ
によってテーパー状導体部分が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、バラン・ネットワ
ーク(balun network) に関し、更に特定すれば、選択可
能なポート・インピーダンスを有するバラン・ネットワ
ークに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】無線機の設計者は、典型的に、例えば３
００オーム，７５オーム，または５０オームのような標
準的なインピーダンスを有する素子やフィード・ライン
を選択する。かかる標準的なインピーダンスは、既存の
標準的な素子のインピーダンスとは整合する。これらに
は、平衡−不平衡ネットワーク即ちバラン・ネットワー
クが含まれる。既知のバラン・ネットワークは、平衡お
よび不平衡入力と出力との間のインピーダンス比が固定
されている。例えば、スプリット・シース(splitsheat
h)バランやバズーカ・バランのような殆どのバランは、
１：１のインピーダンス比を有する。したがって、入力
インピーダンスは出力インピーダンスと同一である。半
波バランのような他のバランには、インピーダンス比が
４：１のものもあり、この場合平衡ポートは不平衡ポー
トのインピーダンスの４倍のインピーダンスを有する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】集積回路チップには、
無線周波数機能が実装されている場合がある。多くの集
積回路チップは平衡接続であるが、プリント回路ボード
上の他の素子には、不平衡接続を必要とするものもあ
る。インピーダンス比が固定されたバランを実装し、無
線周波数素子の標準的インピーダンスに結合する場合、
集積回路の設計はインピーダンスに対する制約を受ける
ことになる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、平衡ポートお
よび不平衡ポート間に選択的可変インピーダンス比を有
するバラン・ネットワークを提供する。本発明の半波バ
ラン・ネットワークは少なくとも電流について平衡であ
り、隣接する導体部分１３０，１４０を有する導体部を
備えている。平衡ポート１１０が導体部の端部間に、不
平衡ポート１２０が導体部の一方の端部および接地面１
０７間に配されている。半波バラン・ネットワークの隣
接導体部分１３０，１４０のインピーダンス間の差が、
平衡ポート１１０および不平衡ポート１２０のポート・
インピーダンス間に選択可能なインピーダンス比を与え
る。異なるインピーダンス導体部分の数は無限に近く、
これによってテーパー状導体部分が得られる。
【０００５】
【発明の実施の形態】第１実施例による、平衡ポート１
１０および不平衡ポート１２０間に選択的可変インピー
ダンス比を有するバラン・ネットワークを図１に示す。
このバラン・ネットワークは、少なくとも２つの隣接要
素１３０，１４０から成る導体部分を有する。第１およ
び第２部分１３０，１４０で構成されるラインの全長ｌ
（エル）は、対象の公称周波数の波長の約半分の奇数の
整数倍の長さを有する。平衡ポート１１０は、導体部分
の第１端部１０３および第２端部１０５間、即ち、第１
および第２導体部分１３０，１４０間に接続する。不平
衡ポート１２０は、第１端部１０３および接地面即ち不
平衡ポート１２０の接地１０７間に接続する。
【０００６】第１導体部分１３０はインピーダンスＺ1
を有し、第２部分１４０は、第１部分のインピーダンス
Ｚ1 とは異なるインピーダンスＺ2 を有する。異なるイ
ンピーダンスの異なる部分を設けることにより、インピ
ーダンスが選択的に変化するポートを有する半波バラン
・ネットワークが得られる。例えば、第１部分１３０の
インピーダンスＺ1 が４５オームであり、第２部分１４
０のインピーダンスＺ2 が６０オームである場合、平衡
ポート１１０は２７２．３３３オームのインピーダンス
を有し、不平衡ポート１２０は５０オームのインピーダ
ンスを有する。この導体部分１３０，１４０間のインピ
ーダンス差を変化させることにより、平衡ポート１１０
および不平衡ポート１２０間のインピーダンスの比の上
昇および低下が可能となる。本発明のバラン・ネットワ
ークは、上は約９：１まで、下は概ね２：１まで、およ
びその間の値の選択可能なインピーダンス比を得ること
ができる。
【０００７】しかしながら、インピーダンスが一定の単
一導体部分を有する従来のバランでは、例えば、前述の
バラン・ネットワークは平衡ポートおよび不平衡ポート
間の予測インピーダンス比は４：１である。したがっ
て、導体部分がその半波長において一定のインピーダン
スを有する場合、平衡ポート１１０のインピーダンスは
２００オームとなり、不平衡ポート１２０のインピーダ
ンスは５０オームとなる。
【０００８】本発明のバラン・ネットワークは、少なく
とも電流については平衡状態にある。半波部の部分のイ
ンピーダンスを変化させると、電圧は、接地面即ち接地
１０７に関して測定した場合、平衡ポートの各端子にお
いて不平衡となることがわかった。
【０００９】図２は、インピーダンスＺ（ｌ）が導体の
長さに沿ったいずれかの所与の点における位置にしたが
って変動する、テーパー状導体部を示す。２つ以上の異
なるインピーダンス導体部分を設けて、ポート間の比を
調節することができるので、図２の実施例のテーパー形
状の導体部は、無限に近い多数の導体部分を示す。した
がって、異なるインピーダンス部分の数は、２から無限
大まで変化させることができる。テーパー状導体部は、
同様にシミュレーションによって示され、導体の長さに
沿って選択されたインピーダンスに応じて、平衡ポート
および不平衡ポートにおいて可変インピーダンスを与え
る。
【００１０】平衡ポート１１０は、テーパー状導体部１
５０の第１端部１０３および第２端部１０５間に接続
し、不平衡ポート１２０は、第１端部１０３および接地
面即ち不平衡ポートの接地１０７の間に接続する。
【００１１】図３は、プリント回路ボード２１０上のバ
ラン・ネットワーク構造の一例を示す。プリント回路ボ
ード２１０は、ボード２１０の誘電体基板の表面と同一
面上に、メタライズした下側面２２０を有する。細長い
金属ストリップが、誘電体基板２３０の上側面上に配置
されている。細長い金属ストリップは、第１インピーダ
ンスの第１導体部分３３０、第１インピーダンスとは異
なる第２インピーダンスの第２導体部分３４０を形成す
る。これは、プリント回路ボードの誘電体基板２３０上
にある細長い金属ストリップの幅を変えることによって
得られる。図３の第１導体部分３３０および第２導体部
分３４０は、Ｕ字状外形を有し、その電気的中点におい
て逆方向にループし、２つの導体部分間の中央線に沿っ
て対称形となっている。
【００１２】平衡ポート３１０が、第１導体部分３３０
および第２導体部分３４０の第１端部３０３および第２
端部３０５間に設けられている。不平衡ポート３２０
が、導体部分の第１端部３０３および接地面即ち不平衡
ポート３２０の接地３０７間に設けられている。図３の
実施例のメタライズした下側面２２０を有するプリント
回路の実施例では、不平衡ポート３２０の接地面は、金
属層２２０と同一である。
【００１３】図４は、携帯無線機４１０を示し、その内
部にプリント回路ボード４２０の切断図が含まれてい
る。プリント回路ボード４２０は、集積回路チップ４４
０に接続するためにボード上にめっきされた、バラン・
ネットワーク４３０を有する。また、プリント回路ボー
ド４２０は、アンテナ４６０および無線機の送受信回路
の増幅器４７０間に結合された別のバラン・ネットワー
ク４５０も有している。本発明による選択可能なインピ
ーダンス比を有するバラン・ネットワークをプリント回
路ボード上に配置することによって、バラン・ネットワ
ークの平衡ポートおよび不平衡ポート間の選択可能なイ
ンピーダンス比は、集積回路チップ４４０，無線機送受
信回路，およびアンテナ４６０のような構成要素の選択
および設計を行う際に、その柔軟性を高めることにな
る。既存の固定インピーダンスを有する構成要素は、本
発明の可変インピーダンス・バランによって、その重要
性が低下することになろう。
【００１４】以上、本発明についてこれまでの記載にお
いて説明し図面に示したが、この記載は単なる一例に過
ぎず、本発明の真の精神および範囲から逸脱することな
く、多数の変更や改良も当業者には可能である。本発明
は、電流の平衡を要求するバランを必要とする装置に適
用可能である。これらの装置には、セルラ，ページン
グ，衛星および陸上用移動機製品群が含まれる。これら
の装置およびその他の装置に、柔軟性を更に高めた集積
回路チップを供給することも可能となる。プリント回路
ボード上にストリップ・ラインまたはマイクロストリッ
プ形状で設ける以外にも、孔またはその他の導通構造を
形成し、接地面を選択的にめっきした、めっき誘電体ブ
ロックを用いて、バラン・ネットワークを実装すること
が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例によるバラン・ネットワークを示す
図。
【図２】第２実施例によるバラン・ネットワークを示す
図。
【図３】第３実施例によるバラン・ネットワークを示す
図。
【図４】バラン・ネットワークおよび素子を共有するプ
リント回路ボードを有する無線機を示す図。
【符号の説明】
１０３ 第１端部 １０５ 第２端部 １０７ 接地 １１０ 平衡ポート １２０ 不平衡ポート １３０，１４０ 隣接部分 １５０ テーパー状導体部 ２１０ プリント回路ボード ２２０ 下側面 ２３０ 誘電体基板 ３０３ 第１端部 ３０５ 第２端部 ３０７ 接地 ３１０ 平衡ポート ３２０ 不平衡ポート ３３０ 第１導体部分 ３４０ 第２導体部分 ４１０ 携帯無線機 ４２０ プリント回路ボード ４３０，４５０ バラン・ネットワーク ４４０ 集積回路チップ ４６０ アンテナ ４７０ 増幅器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ルイス・ジェイ・バンナッタ アメリカ合衆国イリノイ州クリスタル・レ イク、ワイルド・チェリー・ロード4712 (72)発明者 ヒュー・ケネディ・スミス アメリカ合衆国イリノイ州パラタイン、ア パートメント215、ノース・カントリサイ ド・ドライブ980

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】少なくとも電流について平衡なバラン・ネ
    ットワークであって：第１および第２端部（１０３，１
    ０５）、ならびにそれらの間の少なくとも２つの隣接す
    る導体要素を有する導体部；前記導体部の前記第１端部
    および前記導体部の第２端部間にある平衡ポート（１１
    ０）；および接地基準面（１０７）および前記導体部の
    前記第１端部（１０３）間にある不平衡ポート（１２
    ０）；から成り、前記少なくとも２つの隣接する導体要
    素（１３０，１４０）は、互いに異なるインピーダンス
    を有し、前記平衡ポート（１１０）および前記不平衡ポ
    ート（１２０）において、選択されたインピーダンス値
    を与えることを特徴とするバラン・ネットワーク。
  2. 【請求項２】前記導体部は、異なるインピーダンスの複
    数の隣接する導体要素（３３０，３４０）で形成された
    Ｕ字形状を有することを特徴とする請求項１記載のバラ
    ン・ネットワーク。
  3. 【請求項３】前記平衡ポート（１１０）および前記不平
    衡ポート（１２０）の１つに動作可能に結合された接続
    ポートを有する集積回路を更に備えていることを特徴と
    する請求項１記載のバラン・ネットワーク。
  4. 【請求項４】前記平衡ポートおよび前記不平衡ポートの
    インピーダンス比が、前記少なくとも２つの導体要素
    （１３０，１４０）の相対的インピーダンスに依存する
    ことを特徴とする請求項１記載のバラン・ネットワー
    ク。
  5. 【請求項５】前記第１および第２導体部分（１３０，１
    ４０）が同一面にあることを特徴とする請求項１記載の
    バラン・ネットワーク。
  6. 【請求項６】前記接地基準面（１０７）は、フィード・
    ライン接地導体から成ることを特徴とする請求項１記載
    のバラン・ネットワーク。
  7. 【請求項７】前記導体部は、対象とする周波数の半波長
    の奇数倍の長さを有することを特徴とする請求項１記載
    のバラン・ネットワーク。
  8. 【請求項８】前記導体部は、誘電体表面上の少なくとも
    １つの細長い金属ストリップで形成されていることを特
    徴とする請求項１記載のバラン・ネットワーク。
  9. 【請求項９】携帯無線機（４１０）であって：不平衡接
    続を与える無線送受信回路；第１および第２端部、なら
    びにそれらの間に少なくとも２つの隣接する導体要素を
    有する導体部，接地基準面および前記導体部の前記第１
    端部間にあり、前記無線送受信回路の前記不平衡接続に
    動作可能に結合された不平衡ポートから成り、前記少な
    くとも２つの隣接する導体要素が互いに異なるインピー
    ダンスを有し、前記平衡ポートおよび前記不平衡ポート
    において、選択されたインピーダンス値を与えるバラン
    ・ネットワーク（４３０）；および平衡接続を含む集積
    回路（４４０）であって、該集積回路の前記平衡接続の
    一方の導体が前記導体部の前記第１端部に接続され、前
    記集積回路の前記平衡接続の他方の導体が前記導体部の
    前記第２端部に接続された集積回路（４４０）；から成
    ることを特徴とする携帯無線機（４１０）。
  10. 【請求項１０】携帯無線機（４１０）であって：不平衡
    出力を与える無線送受信回路；第１および第２端部、な
    らびにそれらの間に少なくとも２つの隣接する導体要素
    を有する導体部，接地基準面および前記導体部の前記第
    １端部間にあり、前記無線送受信回路の前記不平衡出力
    に動作可能に結合された不平衡ポートから成り、前記少
    なくとも２つの隣接する導体要素が互いに異なるインピ
    ーダンスを有し、前記平衡ポートおよび前記不平衡ポー
    トにおいて、選択されたインピーダンス値を与えるバラ
    ン・ネットワーク（４５０）；および平衡アンテナ・ポ
    ートを含むアンテナ素子（４６０）であって、該アンテ
    ナ素子の前記平衡アンテナ・ポートの一方の導体が前記
    導体部の前記第１端部に接続されて、前記アンテナ素子
    の前記平衡ポートの他方の導体が前記導体部の前記第２
    端部に接続されたアンテナ素子（４６）；から成ること
    を特徴とする携帯無線機（４１０）。
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