JPH1197980A

JPH1197980A - 不平衡・平衡変換回路

Info

Publication number: JPH1197980A
Application number: JP25241997A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Miyaji; 正之宮地; Kaoru Ishida; 石田　　薫; Hiroaki Kosugi; 裕昭小杉; Shinichi Kugo; 伸一久郷
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1997-09-17
Filing date: 1997-09-17
Publication date: 1999-04-09

Abstract

(57)【要約】【課題】電力分配（合成）器と不平衡・平衡変換回路
（バラン）の機能を併せ持つ回路構成を提供する。【解決手段】電極配線層に配置された主線路１０４
と、それぞれが主線路１０４の一部に対向し、別の電極
配線層に主線路１０４の一部と電極配線層と垂直な方向
に重なって配置され、中央部が電気的に接地されている
２本の結合線路１０５，１０６と、入力線路１０３と、
各結合線路１０５，１０６の両端に接続された出力線路
対１０７，１０８とを備え、主線路１０４は、その一端
が入力線路１０３と接続され、他の一端が電気的に接地
されており、入力線路１０３に入力された信号の電力
は、各結合線路１０５，１０６によって各出力線路対１
０７，１０８に分配され、各出力線路対１０７，１０８
の一方の線路と他の線路とから出力される信号は、互い
に逆位相となるように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高出力電力増幅器
に用いる不平衡・平衡変換回路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、移動体通信の基地局の送信系には
出力電力が数十Ｗから数百Ｗにも及ぶ電力増幅器が用い
られている。この高出力電力増幅器は基地局全体で大き
なウェートをしめており、基地局の小型化には高出力電
力増幅器の小型化が必須である。

【０００３】現在、高出力電力増幅器のデバイスとして
１つのパッケージ内に同特性の２つのＦＥＴチップを有
するプッシュプルタイプが有用であるが、１個のデバイ
スで数百Ｗの出力ができるものは開発されていない。こ
のため、このような高出力電力増幅器には、単体の電力
増幅器を複数個並列に合成することで高出力を得てい
る。

【０００４】図４にプッシュプル増幅器を用いた従来の
高出力電力増幅器の構成の１例を示す。図４において、
４０１は入力端子、４０２は出力端子、４０３はＮ分配
器、４０４はＮ合成器、４０５,４０６はそれぞれＮ個
の不平衡・平衡変換回路（バラン）、４０７はＮ組のプ
ッシュプル増幅器である。図４に示すようにこの回路構
成には電力分配（合成）回路と不平衡・平衡変換回路が
入力と出力に必要である。

【０００５】図５にＮ分配（合成）器の構成の１例とし
てウィルキンソン型電力分配（合成）器を示す。図５に
おいて、５０１は入力端子、５０２はＮ個の出力端子、
５０３はＮ本の１／４波長線路、５０４はＮ個の吸収抵
抗である。

【０００６】入力端子５０１に入力された高周波信号は
インピーダンス変換回路である１／４波長線路５０３を
通って各出力端子５０２に分配される。吸収抵抗５０４
は出力端子５０２に接続された負荷のうち一つが変動し
た場合、他の出力端子５０２にはその影響を与えない、
つまり出力端子間の十分なアイソレーションをとるため
に設けられている。

【０００７】図６に不平衡・平衡変換回路の１例として
１／４波長の同軸線路を用いた同軸バランを示す。図６
において、６０１は入力端子、６０２は同相出力端子、
６０３は逆相出力端子、６０４は１／４波長同軸線路で
ある。

【０００８】入力端子６０１に入力された高周波信号の
電力は、その半分が同相出力端子６０２に出力され、残
りの半分は逆相出力端子６０３に出力される。ここで、
同相出力端子６０２に出力された信号と逆相出力端子６
０３に出力された信号とでは１８０度位相が異なってい
る。

【０００９】従来の高出力電力増幅器用の回路は、分配
（合成）器と不平衡・平衡変換回路をそれぞれ個別に形
成することにより、構成されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のよう
に、分配（合成）器と不平衡・平衡変換回路をそれぞれ
個別に形成することにより、回路を構成しているので
は、回路の規模が大きくなり、高出力電力増幅器の装置
全体の小型化が難しいという課題を有している。

【００１１】本発明は、このような従来の高出力電力増
幅器用の回路の規模が大きいという課題を考慮し、分配
（合成）器の機能を兼ね備えることによって、回路規模
の小型化を可能にする不平衡・平衡変換回路を提供する
ことを目的とするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、請求項１の本発明は、誘電体層および電極配線
層が交互に積層されることによって形成された積層体
と、前記電極配線層に配置された主線路と、それぞれが
前記主線路の一部に対向し、前記対向する主線路の一部
が配置された前記電極配線層とは別の前記電極配線層
に、前記対向する主線路の一部と電磁的に結合するよう
に配置され、中央部が電気的に接地されている複数本の
結合線路と、前記電極配線層のいずれかに配置された入
力線路と、前記各結合線路の両端に接続された出力線路
対とを備え、前記主線路は、その一端が前記入力線路と
接続され、他の一端が電気的に接地されており、前記入
力線路に入力された信号の電力は、前記各結合線路によ
って前記各出力線路対に分配され、前記出力線路対の一
方の線路と他の線路とから出力される信号は、互いに逆
位相であることを特徴とする不平衡・平衡変換回路であ
る。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
面を参照して説明する。

【００１４】（第１の実施の形態）図１は本発明の第１
の実施の形態における不平衡・平衡変換回路を示す構成
図である。図１において、１０１，１０２は第１，第２
の誘電体層、１０３は入力線路、１０４は主線路、１０
５，１０６は第１，第２の結合線路、１０７，１０８は
第１，第２の出力線路対、１０９，１１０は第１，第２
のスルーホール、１１１〜１１３は第１〜第３の接地電
極である。第１〜第３の接地電極１１１〜１１３はスル
ーホール等（図示せず）で電気的に接続されているもの
とする。上記の各電極、各線路のうち、同一平面内に配
置されている電極及び線路が形成するそれぞれの層は、
本発明の電極配線層に対応するものである。これらの電
極配線層と第１，第２の誘電体層１０１，１０２とが交
互に積層されることによって、本発明の積層体が形成さ
れている。

【００１５】以上のように構成された不平衡・平衡変換
回路について、以下に、その動作を述べる。

【００１６】入力線路１０３に入力された高周波信号
は、主線路１０４と主線路１０４に隣接して形成された
第１，第２の結合線路１０５，１０６間でそれぞれ電磁
界の結合が生じ、両者の結合度が同じ場合、高周波信号
は第１，第２の結合線路１０５，１０６にそれぞれ等分
配される。第１の結合線路１０５の両端に接続された第
１の出力線路対１０７の各線路には、さらに等分された
高周波信号がそれぞれ出力されるが、両者の位相は１８
０度異なっている。同様に、第２の結合線路１０６の両
端に接続された第２の出力線路対１０８の各線路にも、
等分で１８０度位相の異なる高周波信号がそれぞれ出力
される。つまり、図１の不平衡・平衡変換回路は、電力
２分配器の機能と不平衡・平衡変換回路の機能との両方
を有するものである。また、主線路１０４と第１，第２
の結合線路１０５，１０６との結合度は、主線路１０４
と第１，第２の結合線路１０５，１０６間の第１の誘電
体層の誘電率および厚さと、主線路１０４と第１，第２
の結合線路１０５，１０６の線路幅によって決定され
る。

【００１７】図１の構成にすることにより、分配（合
成）器と不平衡・平衡変換回路をそれぞれ個別に構成す
る場合に比べて、大幅に回路の小型化がはかれる。

【００１８】なお、本発明の結合線路は、上述した本実
施の形態においては、２本であり、本実施の形態におけ
る不平衡・平衡変換回路は２分配機能を有しているとし
て説明したが、これに限らず、結合線路を３本以上とし
て、Ｎ分配機能を有する不平衡・平衡変換回路としても
よい。

【００１９】また、本発明の結合線路は、上述した本実
施の形態においては、２本が同一の電極配線層に形成さ
れているとして説明したが、これに限らず、主線路が形
成された電極配線層以外の異なる電極配線層に別々に形
成されるとしてもよい。

【００２０】さらに、本発明の主線路は、上述した本実
施の形態においては、一電極配線層にのみ形成されてい
るとして説明したが、複数の電極配線層にまたがって形
成されるとしてもよい。

【００２１】また、上述した本実施の形態においては、
主線路と結合線路との各結合度は同じであるとして説明
したが、異なる結合度とすることによって、非等分配機
能を有する不平衡・平衡変換回路としてもよい。

【００２２】（第２の実施の形態）次に、本発明の第２
の実施の形態を図面を参照して説明する。図２は本発明
の第２の実施の形態における不平衡・平衡変換回路を示
す構成図である。図２において、２０１〜２０４は第１
〜第４の誘電体層、２０５は入力線路、２０６，２０７
は第１，第２の主線路部、２０８，２０９は第１，第２
の結合線路、２１０，２１１は第１，第２の出力線路
対、２１２〜２１６は第１〜第５のスルーホール、２１
７〜２２１は第１〜第５の接地電極である。第１〜第５
の接地電極２１７〜２２１はスルーホール等（図示せ
ず）で電気的に接続されているものとする。上記の各電
極、各線路のうち、同一平面内に配置されている電極及
び線路が形成するそれぞれの層は、本発明の電極配線層
に対応するものである。これらの電極配線層と第１〜第
４の誘電体層２０１〜２０４とが交互に積層されること
によって、本発明の積層体が形成されている。また、第
１，第２の主線路部２０６，２０７と、それらを接続す
る第２のスルーホール２１３とは本発明の主線路を形成
している。なお、第１の主線路部２０６と第１の結合線
路２０８との結合度と，第２の主線路部２０７と第２の
結合線路２０９との結合度は同じものとする。

【００２３】以上のように構成された不平衡・平衡変換
回路の動作については第１の実施の形態と同様である。

【００２４】図２の構成にすることにより、第１，第２
の結合線路を同一平面に構成した第１の実施の形態にお
ける不平衡・平衡変換回路と比べ、実装面積を小さくす
ることができる。

【００２５】なお、本発明の結合線路は、上述した本実
施の形態においては、２本であり、本実施の形態におけ
る不平衡・平衡変換回路は２分配機能を有しているとし
て説明したが、これに限らず、結合線路を３本以上とし
て、Ｎ分配機能を有する不平衡・平衡変換回路としても
よい。またその場合、複数の主線路部を同一の電極配線
層に配置し、その電極配線層上では、前記複数の主線路
部は互いに直接接続されていない構成としてもよい。

【００２６】また、本発明の結合線路は、上述した本実
施の形態においては、同一の電極配線層に１本のみが形
成されているとして説明したが、これに限らず、同一の
電極配線層に２本以上形成されるとしてもよい。

【００２７】さらに、上述した本実施の形態において
は、各主線路部と各結合線路はすべて異なる電極配線層
に形成されているとして説明したが、互いに結合しない
主線路部と結合線路とが、同一電極配線層に形成される
としてもよい。こうすることによって、誘電体層および
電極配線層の積層数を減らすことができる。

【００２８】また、上述した本実施の形態においては、
主線路部と結合線路との各結合度は同じであるとして説
明したが、異なる結合度とすることによって、非等分配
機能を有する不平衡・平衡変換回路としてもよい。

【００２９】（第３の実施の形態）次に、本発明の第３
の実施の形態を図面を参照して説明する。図３は本発明
の第３の実施の形態における不平衡・平衡変換回路を示
す構成図である。図３において、３０１〜３０５は第１
〜第５の誘電体層、３０６は入力線路、３０７，３０８
は第１，第２の主線路部、３０９，３１０は第１，第２
の結合線路、３１１，３１２は第１，第２の出力線路
対、３１３〜３１７は第１〜第５のスルーホール、３１
８〜３２２は第１〜第５の接地電極、３２３はシールド
電極層である。第１〜第５の接地電極３１８〜３２２と
シールド電極層３２３はスルーホール等（図示せず）で
電気的に接続されるものとする。上記の各電極、各線路
のうち、同一平面内に配置されている電極及び線路が形
成するそれぞれの層は、本発明の電極配線層に対応する
ものである。これらの電極配線層またはシールド電極層
３２３と、第１〜第５の誘電体層３０１〜３０５とが交
互に積層されることによって、本発明の積層体が形成さ
れている。また、第１，第２の主線路部３０７，３０８
と、それらを接続する第２のスルーホール３１４とは本
発明の主線路を形成している。なお、第１の主線路部３
０７と第１の結合線路３０９との結合度と，第２の主線
路部３０８と第２の結合線路３１０との結合度は同じも
のとする。

【００３０】以上のように構成された不平衡・平衡変換
回路の動作については、シールド電極層３２３に関する
もの以外は、第１の実施の形態と同様である。

【００３１】本実施の形態においては、シールド電極層
３２３を設けたことによって、第１の主線路部３０７と
第２の主線路部３０８との不要な結合、第１の主線路部
３０７と第２の結合線路３１０との不要な結合および第
２の主線路部３０８と第１の結合線路３０９との不要な
結合を阻止することができる。

【００３２】なお、本発明の結合線路は、上述した本実
施の形態においては、２本であり、本実施の形態におけ
る不平衡・平衡変換回路は２分配機能を有しているとし
て説明したが、これに限らず、結合線路を３本以上とし
て、Ｎ分配機能を有する不平衡・平衡変換回路としても
よい。またその場合、複数の主線路部を同一の電極配線
層に配置し、その電極配線層上では、前記複数の主線路
部は互いに直接接続されていない構成としてもよい。

【００３３】また、本発明の結合線路は、上述した本実
施の形態においては、同一の電極配線層に１本のみが形
成されているとして説明したが、これに限らず、同一の
電極配線層に２本以上形成されるとしてもよい。

【００３４】さらに、上述した本実施の形態において
は、各主線路部と各結合線路はすべて異なる電極配線層
に形成されているとして説明したが、互いに結合しない
主線路部と結合線路とが、同一電極配線層に形成される
としてもよい。こうすることによって、誘電体層および
電極配線層の積層数を減らすことができる。

【００３５】また、上述した本実施の形態においては、
主線路部と結合線路との各結合度は同じであるとして説
明したが、異なる結合度とすることによって、非等分配
機能を有する不平衡・平衡変換回路としてもよい。

【００３６】さらに、本発明のシールド電極は、上述し
た本実施の形態においては、一電極配線層全面にのみ形
成されているとして説明したが、これに限らず、主線路
がまたがって配置された複数の電極配線層のうちの少な
くとも２層の間に挟まれる電極配線層上にさえ配置され
ておれば、複数の電極配線層に形成されているとしても
よいし、他の電極、線路が形成されている電極配線層の
一部に形成されているとしてもよい。

【００３７】なお、本発明の主線路および結合線路は、
上述した第１〜第３の実施の形態においては、全ての部
位が直線で形成されているとして説明したが、これに限
らず、一部または全部が曲線で形成されいても、対向す
る主線路の一部と結合線路との位置関係が、図７の主線
路の一部７０４と結合線路７０５の関係のように、異な
る電極配線層に、電極配線層と垂直な方向に重なるよう
に配置されておればよい。また、対向する主線路の一部
と結合線路とが、図８の主線路の一部８０４と結合線路
８０５の関係のように、線長方向に垂直な方向にのみ移
動して、かつ回転することなしに重なるように配置され
ておればよい。要するに、結合線路が対向する主線路の
一部が配置された電極配線層とは別の前記電極配線層
に、対向する主線路の一部と電磁的に結合するように配
置されておりさえすればよい。ただし、線長方向に垂直
な方向にのみ移動して、かつ回転することなしに重なる
ように配置された場合は、電極配線層と垂直な方向に完
全に重なるように配置された場合に比し、結合度は小さ
くなる。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したところから明らかなよう
に、本発明は、分配（合成）器の機能を兼ね備えること
によって、回路規模の小型化を可能にする不平衡・平衡
変換回路を提供することができる。従って、本発明は、
プッシュプル増幅器を複数個並列に合成させた高出力電
力増幅器の小型化に有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態における不平衡・平
衡変換回路の構成図。

【図２】本発明の第２の実施の形態における不平衡・平
衡変換回路の構成図。

【図３】本発明の第３の実施の形態における不平衡・平
衡変換回路の構成図。

【図４】従来の高出力電力増幅器の構成図。

【図５】ウィルキンソン型電力分配（合成）器の構成
図。

【図６】同軸バランの構成図。

【図７】本発明の不平衡・平衡変換回路における主線路
の一部と結合線路の配置関係の一例を示す図。

【図８】本発明の不平衡・平衡変換回路における主線路
の一部と結合線路の配置関係の一例を示す図。

【符号の説明】

１０１，１０２，２０１〜２０４，３０１〜３０５誘
電体層１０３，２０５，３０６入力線路１０４主線路１０５，１０６，２０８，２０９，３０９，３１０結
合線路１０７，１０８，２１０，２１１，３１１，３１２出
力線路対１０９，１１０，２１２〜２１６，３１３〜３１７ス
ルーホール１１１〜１１３，２１７〜２２１，３１８〜３２２接
地電極２０６，２０７，３０７，３０８主線路部３２３シールド電極層４０１，５０１，６０１入力端子４０２，５０２，６０２，６０３出力端子４０３Ｎ分配器４０４Ｎ合成器４０５，４０６不平衡・平衡変換回路４０７プッシュプル増幅器５０３，６０４１／４波長線路５０４吸収抵抗７０４，８０４主線路の一部７０５，８０５結合線路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者久郷伸一神奈川県横浜市港北区綱島東四丁目３番１号松下通信工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】誘電体層および電極配線層が交互に積層
されることによって形成された積層体と、前記電極配線
層に配置された主線路と、それぞれが前記主線路の一部
に対向し、前記対向する主線路の一部が配置された前記
電極配線層とは別の前記電極配線層に、前記対向する主
線路の一部と電磁的に結合するように配置され、中央部
が電気的に接地されている複数本の結合線路と、前記電
極配線層のいずれかに配置された入力線路と、前記各結
合線路の両端に接続された出力線路対とを備え、前記主
線路は、その一端が前記入力線路と接続され、他の一端
が電気的に接地されており、前記入力線路に入力された
信号の電力は、前記各結合線路によって前記各出力線路
対に分配され、前記出力線路対の一方の線路と他の線路
とから出力される信号は、互いに逆位相であることを特
徴とする不平衡・平衡変換回路。
【請求項２】前記結合線路は、全てが同じ前記電極配
線層に配置されていることを特徴とする請求項１に記載
の不平衡・平衡変換回路。
【請求項３】前記結合線路は、そのうちの少なくとも
１本が他の前記結合線路とは別の前記電極配線層に配置
されていることを特徴とする請求項１に記載の不平衡・
平衡変換回路。
【請求項４】前記主線路は、複数の前記電極配線層に
またがって配置されていることを特徴とする請求項１〜
３のいずれかに記載の不平衡・平衡変換回路。
【請求項５】前記主線路の一部と、その主線路の一部
に対向する前記結合線路以外の前記結合線路とが、同一
の前記電極配線層に配置されていることを特徴とする請
求項４に記載の不平衡・平衡変換回路。
【請求項６】同一の前記電極配線層に配置されている
前記主線路は、その前記電極配線層上では、互いに直接
接続されていない複数の部分で構成されていることを特
徴とする請求項４または５に記載の不平衡・平衡変換回
路。
【請求項７】前記主線路がまたがって配置された複数
の前記電極配線層のうちの少なくとも２層は、間に別の
前記電極配線層を挟んでおり、前記別の電極配線層は、
前記結合線路と、それに対向する前記主線路の一部以外
の前記主線路の他の一部および／または他の前記結合線
路との結合度が強まることを抑制するシールド電極を全
面もしくは一部に有することを特徴とする請求項４〜６
のいずれかに記載の不平衡・平衡変換回路。