JPWO2018168213A1 - バラン - Google Patents

Abstract

マルチバンド対応のバランを小型化する。本発明の一実施形態によるバラン（１０）は、第１ＬＣ共振器（ＰＬＣ１２），第２ＬＣ共振器（ＰＬＣ１３），第３ＬＣ共振器（ＰＬＣ２２），第４ＬＣ共振器（ＰＬＣ２３）を備える。第２ＬＣ共振器（ＰＬＣ１３）は、第１ＬＣ共振器（ＰＬＣ１２）と磁気結合する。第４ＬＣ共振器（ＰＬＣ２３）は、第３ＬＣ共振器（ＰＬＣ２２）と磁気結合するとともに、第３端子（Ｐ３）と第４端子（Ｐ４）との間において第２ＬＣ共振器（ＰＬＣ１３）に対して並列に接続されている。第１ＬＣ共振器（ＰＬＣ１２）および第２ＬＣ共振器（ＰＬＣ１３）の各共振周波数は、第１共振周波数である。第３ＬＣ共振器（ＰＬＣ２２）および第４ＬＣ共振器（ＰＬＣ２３）の各共振周波数は、第１共振周波数より高い第２共振周波数である。

Description

本発明は、平衡信号と不平衡信号とを相互に変換するバランに関する。

従来から、或る周波数帯（シングルバンド）の平衡信号と不平衡信号とを相互に変換するバランが知られている。平衡信号とは、振幅の最大値が略等しく、位相が互いに１８０度異なる２つの信号である。不平衡信号とは、接地電位を基準にした振幅を有する信号である。

たとえば、特開２０１２−２０５１９５号公報（特許文献１）には、インダクタおよびキャパシタを用いて信号の位相を反対方向に９０度ずつずらすことにより、平衡信号と不平衡信号とを相互に変換するバランが開示されている。

特開２０１２−２０５１９５号公報

特許文献１に開示されているようなシングルバンド対応のバランと、周波数帯毎にシングルバンド対応のバランを切り替えるスイッチとを組み合わせることにより、複数の周波数帯（マルチバンド）に対応するバランを構成することが可能である。

シングルバンド対応のバランは、不平衡信号用の端子に対して平衡信号用の端子を２個含む。ｎ個のシングルバンド対応のバランを用いてｎ個の周波数帯に対応するマルチバンド対応のバランを構成する場合、２ｎＰＤＴ（2n Pole Double Throw）のスイッチが必要になる。なぜなら、変換の対象とする信号の周波数帯に応じて、マルチバンド対応のバランの平衡信号用の２端子を、シングルバンド対応のｎ個のバラン（２ｎ個の平衡信号用の端子）の中の当該周波数帯に対応するバランの２端子に接続する必要があるためである。そのため、スイッチを用いる分、マルチバンド対応のバランが大型化する可能性がある。

本発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的はマルチバンド対応のバランを小型化することである。

本発明の一実施形態によるバランは、第１〜第４端子と、第１〜第４ＬＣ共振器と、第１および第２インダクタと、第１および第２キャパシタとを備える。第１および第２端子は、不平衡信号用の端子である。第３および第４端子は、平衡信号用の端子である。第１ＬＣ共振器は、第１端子と接地点との間に接続されている。第２ＬＣ共振器は、第１ＬＣ共振器と磁気結合するとともに、第３端子と第４端子との間に接続されている。第３ＬＣ共振器は、第２端子と接地点との間に接続されている。第４ＬＣ共振器は、第３ＬＣ共振器と磁気結合するとともに、第３端子と第４端子との間において第２ＬＣ共振器に対して並列に接続されている。第１インダクタは、第３端子と第２ＬＣ共振器との間に接続されている。第２インダクタは、第４端子と第２ＬＣ共振器との間に接続されている。第１キャパシタは、第３端子と第４ＬＣ共振器との間に接続されている。第２キャパシタは、第４端子と第４ＬＣ共振器との間に接続されている。第１ＬＣ共振器および第２ＬＣ共振器の各共振周波数は、第１共振周波数である。第３ＬＣ共振器および第４ＬＣ共振器の各共振周波数は、第１共振周波数より高い第２共振周波数である。

本発明に係るバランにおいては、互いに磁気結合する第１および第２ＬＣ共振器の第１共振周波数は、互いに磁気結合する第３および第４ＬＣ共振器の第２共振周波数と異なる。そのため、スイッチを用いることなく、第１共振周波数の信号および第２共振周波数の信号の各々に対して、平衡信号と不平衡信号とを相互に変換することができる。その結果、マルチバンド対応のバランを小型化することができる。

実施の形態１に係るバランの回路図である。 比較例に係るバランの回路図である。 実施の形態１の変形例１に係るバランの回路図である。 実施の形態１の変形例２に係るバランの回路図である。 実施の形態２に係るバランの回路図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は原則として繰り返さない。

［実施の形態１］
図１は、実施の形態１に係るバラン１０の回路図である。バラン１０は、周波数ｆ１およびｆ２（＞ｆ１）の各々において、平衡信号と不平衡信号とを相互に変換する。図１に示されるように、バラン１０は、端子Ｐ１〜Ｐ４と、ＬＣ並列共振器ＰＬＣ１２，ＰＬＣ１３，ＰＬＣ２２，ＰＬＣ２３と、ローパスフィルタＬＰＦ１１，ＬＰＦ２１と、インダクタＬ１１３，Ｌ２１３と、インダクタＬ１４１，Ｌ１４２と、キャパシタＣ２４１，Ｃ２４２と、ＤＣフィード端子Ｐｄｃとを備える。

端子Ｐ１およびＰ２の各々は、不平衡信号用の端子である。端子Ｐ１およびＰ２は、不図示のアンテナにそれぞれ接続される。端子Ｐ１に入力される不平衡信号および端子Ｐ１から出力される不平衡信号の周波数はｆ１である。端子Ｐ２に入力される不平衡信号および端子Ｐ２から出力される不平衡信号の周波数はｆ２である。

端子Ｐ３およびＰ４の各々は、平衡信号用の端子である。端子Ｐ３およびＰ４は、不図示のＩＣ（Integrated Circuit）に接続される。端子Ｐ３から出力される信号の位相と端子Ｐ４から出力される信号の位相との差は１８０度である。端子Ｐ３に入力される信号の位相と端子Ｐ４に入力される信号の位相との差は１８０度である。

ＬＣ並列共振器ＰＬＣ１２は、端子Ｐ１と接地点との間に接続されている。ＬＣ並列共振器ＰＬＣ１２の共振周波数は周波数ｆ１である。ＬＣ並列共振器ＰＬＣ１２は、キャパシタＣ１２１とインダクタＬ１２２とを含む。キャパシタＣ１２１とインダクタＬ１２２とは、端子Ｐ１と接地点との間で並列に接続されている。

ＬＣ並列共振器ＰＬＣ１３は、端子Ｐ３とＰ４との間に接続されている。ＬＣ並列共振器ＰＬＣ１３の共振周波数は周波数ｆ１である。ＬＣ並列共振器ＰＬＣ１３は、キャパシタＣ１３１と、インダクタＬ１３２〜Ｌ１３４とを含む。キャパシタＣ１３１とインダクタＬ１３２とは、端子Ｐ３とＰ４との間で並列に接続されている。インダクタＬ１３２は、インダクタＬ１２２と磁気結合している。インダクタＬ１３２は、ＤＣフィード端子Ｐｄｃに接続されている。インダクタＬ１３２の両端が端子Ｐ３およびＰ４にそれぞれ電気的に接続されているため、ＤＣフィード端子Ｐｄｃに印加する電圧を変化させることにより、端子Ｐ３およびＰ４の直流電位を調整することができる。

インダクタＬ１３３は、キャパシタＣ１３１の一方端とインダクタＬ１３２の一方端との間に接続されている。インダクタＬ１３４は、キャパシタＣ１３１の他方端とインダクタＬ１３２の他方端との間に接続されている。インダクタＬ１３３のインダクタンスは、インダクタＬ１３４のインダクタンスに等しい。インダクタＬ１３３およびＬ１３４は、ＬＣ並列共振器ＰＬＣ１３のインピーダンスを所望の値に調整するために設けられている。インダクタＬ１３２〜Ｌ１３４は、１個のインダクタとして形成されてもよい。

ＬＣ並列共振器ＰＬＣ２２は、端子Ｐ２と接地点との間に接続されている。ＬＣ並列共振器ＰＬＣ２２は、キャパシタＣ２２１とインダクタＬ２２２とを含む。キャパシタＣ２２１とインダクタＬ２２２とは、端子Ｐ１と接地点との間で並列に接続されている。ＬＣ並列共振器ＰＬＣ２２の共振周波数は、周波数ｆ２である。

ＬＣ並列共振器ＰＬＣ２３は、端子Ｐ３とＰ４との間においてＬＣ並列共振器ＰＬＣ２２に対して並列に接続されている。ＬＣ並列共振器ＰＬＣ２３の共振周波数は周波数ｆ２である。ＬＣ並列共振器ＰＬＣ２３は、キャパシタＣ２３１と、インダクタＬ２３２〜Ｌ２３４とを含む。キャパシタＣ２３１とインダクタＬ２３２とは、端子Ｐ３とＰ４との間で並列に接続されている。インダクタＬ２３２は、インダクタＬ２２２と磁気結合している。インダクタＬ２３２は、接地点に接続されている。インダクタＬ２３３は、キャパシタＣ２３１の一方端とインダクタＬ２３２の一方端との間に接続されている。インダクタＬ２３４は、キャパシタＣ２３１の他方端とインダクタＬ２３２の他方端との間に接続されている。インダクタＬ２３３のインダクタンスは、インダクタＬ２３４のインダクタンスに等しい。インダクタＬ２３３およびＬ２３４は、ＬＣ並列共振器ＰＬＣ２３のインピーダンスを所望の値に調整するために設けられている。インダクタＬ２３２〜Ｌ２３４は、１個のインダクタとして形成されても良い。

インダクタＬ１１３は、端子Ｐ１とＬＣ並列共振器ＰＬＣ１２との間に接続されている。インダクタＬ１１３は、ＬＣ並列共振器ＰＬＣ１２に含まれるキャパシタＣ１２１とともにローパスフィルタを形成している。当該ローパスフィルタは、周波数ｆ１の信号を通過させるとともに、周波数ｆ１の信号の高調波を低減する。或る周波数の高調波とは、当該周波数の整数倍の周波数の信号である。周波数ｆ１の信号の高調波の発生源としては、たとえば端子Ｐ３およびＰ４が接続される不図示のＩＣ、あるいは端子Ｐ１に接続される不図示の外部デバイスを挙げることができる。

ローパスフィルタＬＰＦ１１は、端子Ｐ１とインダクタＬ１１３との間に接続されている。ローパスフィルタＬＰＦ１１は、インダクタＬ１１１と、キャパシタＣ１１２とを含む。インダクタＬ１１１は、端子Ｐ１とインダクタＬ１１３との間に接続されている。キャパシタＣ１１２は、インダクタＬ１１１と接地点との間に接続されている。ローパスフィルタＬＰＦ１１は、周波数ｆ１の信号を通過させるとともに、周波数ｆ１の信号の高調波を低減する。

インダクタＬ２１３は、端子Ｐ２とＬＣ並列共振器ＰＬＣ２２との間に接続されている。インダクタＬ２１３は、ＬＣ並列共振器ＰＬＣ２２に含まれるキャパシタＣ２２１とともにローパスフィルタを形成している。当該ローパスフィルタは、周波数ｆ２の信号を通過させるとともに、周波数ｆ２の信号の高調波を低減する。周波数ｆ２の信号の高調波の発生源としては、たとえば端子Ｐ３およびＰ４が接続される不図示のＩＣ、あるいは端子Ｐ２に接続される不図示の外部デバイスを挙げることができる。

ローパスフィルタＬＰＦ２１は、端子Ｐ２とインダクタＬ２１３との間に接続されている。ローパスフィルタＬＰＦ２１は、インダクタＬ２１１と、キャパシタＣ２１２とを含む。インダクタＬ２１１は、端子Ｐ２とインダクタＬ２１３との間に接続されている。キャパシタＣ２１２は、インダクタＬ２１１と接地点との間に接続されている。ローパスフィルタＬＰＦ２１は、周波数ｆ２の信号を通過させるとともに、周波数ｆ２の信号の高調波を低減する。

インダクタＬ１４１は、端子Ｐ３とＬＣ並列共振器ＰＬＣ１３との間に接続されている。インダクタＬ１４１は、周波数ｆ１の信号を通過させるとともに周波数ｆ１よりも高い周波数の信号（たとえば周波数ｆ２の信号）を低減する。インダクタＬ１４１に替えて、ローパスフィルタを用いてもよい。

インダクタＬ１４２は、端子Ｐ４とＬＣ並列共振器ＰＬＣ１３との間に接続されている。インダクタＬ１４２のインダクタンスは、インダクタＬ１４１のインダクタンスに等しい。インダクタＬ１４２は、周波数ｆ１の信号を通過させるとともに、周波数ｆ１よりも高い周波数の信号（たとえば周波数ｆ２の信号）を低減する。インダクタＬ１４２に替えて、ローパスフィルタを用いてもよい。

キャパシタＣ２４１は、端子Ｐ３とＬＣ並列共振器ＰＬＣ２３との間に接続されている。キャパシタＣ２４１は、周波数ｆ２の信号を通過させるとともに、周波数ｆ２より低い周波数の信号（たとえば周波数ｆ１の信号）を低減する。キャパシタＣ２４１に替えて、ハイパスフィルタを用いてもよい。

キャパシタＣ２４２は、端子Ｐ４とＬＣ並列共振器ＰＬＣ２３との間に接続されている。キャパシタＣ２４２の容量は、キャパシタＣ２４１の容量と等しい。キャパシタＣ２４２は、周波数ｆ２の信号を通過させるとともに、周波数ｆ２より低い周波数の信号（たとえば周波数ｆ１の信号）を低減する。キャパシタＣ２４２に替えて、ハイパスフィルタを用いてもよい。

図２は、比較例に係るバラン５０の回路図である。バラン５０は、周波数ｆ１およびｆ２の各々において、平衡信号と不平衡信号とを相互に変換する。図２に示されるように、バラン５０は、端子Ｐ５１〜Ｐ５４と、変換器ＳＢＬ５３，ＳＢＬ５４と、スイッチＳＷ５５と、インダクタＬ５１１，Ｌ５１２，Ｌ５２１，Ｌ５２２と、キャパシタＣ５１５〜Ｃ５１７，Ｃ５２５〜Ｃ５２７と、ＤＣフィード回路ＤＣＦ５６とを備える。

端子Ｐ５１およびＰ５２の各々は、不平衡信号用の端子である。端子Ｐ５１およびＰ５２は、不図示のアンテナにそれぞれ接続される。端子Ｐ５１に入力される不平衡信号および端子Ｐ５１から出力される不平衡信号の周波数はｆ１である。端子Ｐ５２に入力される不平衡信号および端子Ｐ５２から出力される不平衡信号の周波数はｆ２である。

端子Ｐ５３およびＰ５４の各々は、平衡信号用の端子である。端子Ｐ５３およびＰ５４は、不図示のＩＣに接続される。端子Ｐ５３から出力される信号の位相と端子Ｐ５４から出力される信号の位相との差は１８０度である。端子Ｐ５３に入力される信号の位相と端子Ｐ５４に入力される信号の位相との差は１８０度である。

スイッチＳＷ５５は、端子Ｐ６４，Ｐ６５，Ｐ７４，Ｐ７５および端子Ｐ８１，Ｐ９１を含む。スイッチＳＷ５５は、４ＰＤＴ（4 Pole Double Throw)のスイッチである。スイッチＳＷ５５は、端子Ｐ６４とＰ８１とが接続されるとともに端子Ｐ６５とＰ９１とが接続される接続状態（実線）と、端子Ｐ７４とＰ８１とが接続されるとともに端子Ｐ７５とＰ９１とが接続される接続状態（点線）とを切り替える。バラン５０において周波数ｆ１の信号が変換される場合、スイッチＳＷ５５は、端子Ｐ６４とＰ８１とを接続するとともに端子Ｐ６５とＰ９１とを接続する。バラン５０において周波数ｆ２の信号が変換される場合、スイッチＳＷ５５は、端子Ｐ７４とＰ８１とを接続するとともに端子Ｐ７５とＰ９１とを接続する。

変換器ＳＢＬ５３は、端子Ｐ５１とスイッチＳＷ５５との間に接続されている。変換器ＳＢＬ５３は、周波数ｆ１の信号に対応するバランである。変換器ＳＢＬ５３は、端子Ｐ６１〜Ｐ６３と、インダクタＬ５１３，Ｌ５１４と、キャパシタＣ５１８，Ｃ５１９とを含む。端子Ｐ６１は、不平衡信号用の端子である。端子Ｐ６１に端子Ｐ５１からの不平衡信号が入力されるとともに、端子Ｐ６１からの不平衡信号が端子Ｐ５１から出力される。端子Ｐ６２，Ｐ６３は、平衡信号用の端子である。端子Ｐ６２は、端子Ｐ６４に接続されている。端子Ｐ６３は、端子Ｐ６５に接続されている。インダクタＬ５１３は、端子Ｐ６１とＰ６２との間に接続されている。キャパシタＣ５１８は、端子Ｐ６１とＰ６３との間に接続されている。キャパシタＣ５１９は、端子Ｐ６２と接地点との間に接続されている。インダクタＬ５１４は、端子Ｐ６３と接地点との間に接続されている。変換器ＳＢＬ５３においては、インダクタＬ５１３およびキャパシタＣ５１８により、信号の位相が反対方向に９０度ずつずらされる。

変換器ＳＢＬ５４は、端子Ｐ５２とスイッチＳＷ５５との間に接続されている。変換器ＳＢＬ５４は、周波数ｆ２の信号に対応するバランである。変換器ＳＢＬ５４は、端子Ｐ７１〜Ｐ７３と、インダクタＬ５２３，Ｌ５２４と、キャパシタＣ５２８，Ｃ５２９とを含む。端子Ｐ７１は、不平衡信号用の端子である。端子Ｐ７１に端子Ｐ５２からの不平衡信号が入力されるとともに、端子Ｐ７１からの不平衡信号が端子Ｐ５２から出力される。端子Ｐ７２，Ｐ７３は、平衡信号用の端子である。端子Ｐ７２は、端子Ｐ７４に接続されている。端子Ｐ７３は、端子Ｐ７５に接続されている。インダクタＬ５２３は、端子Ｐ７１とＰ７２との間に接続されている。キャパシタＣ５２９は、端子Ｐ７１とＰ７３との間に接続されている。キャパシタＣ５２８は、端子Ｐ７２と接地点との間に接続されている。インダクタＬ５２４は、端子Ｐ７３と接地点との間に接続されている。変換器ＳＢＬ５４においては、インダクタＬ５２３およびキャパシタＣ５２８により、信号の位相が反対方向に９０度ずつずらされる。

インダクタＬ５１１およびＬ５１２は、端子Ｐ５１と変換器ＳＢＬ５３との間で直列に接続されている。キャパシタＣ５１５は、端子Ｐ５１と接地点との間に接続されている。キャパシタＣ５１６は、インダクタＬ５１１と接地点との間に接続されている。キャパシタＣ５１７は、インダクタＬ５１２と接地点との間に接続されている。

インダクタＬ５２１およびＬ５２２は、端子Ｐ５２と変換器ＳＢＬ５４との間で直列に接続されている。キャパシタＣ５２５は、端子Ｐ５２と接地点との間に接続されている。キャパシタＣ５２６は、インダクタＬ５２１と接地点との間に接続されている。キャパシタＣ５２７は、インダクタＬ５２２と接地点との間に接続されている。

ＤＣフィード回路ＤＣＦ５６は、端子Ｐ５３とＰ８１との間に接続されるとともに、端子Ｐ５４とＰ９１との間に接続されている。ＤＣフィード回路ＤＣＦ５６は、ＤＣフィード端子Ｐｄｃから印加される電圧に応じて、端子Ｐ５３よびＰ５４の直流電位を調整する。

周波数ｆ１に対応するバランである変換器ＳＢＬ５３は、不平衡信号用の端子Ｐ６１に対して平衡信号用の２つの端子Ｐ６２およびＰ６３を含む。周波数ｆ２に対応するバランである変換器ＳＢＬ５４も、不平衡信号用の端子Ｐ７１に対して平衡信号用の２つの端子Ｐ７２およびＰ７３を含む。バラン５０においては、周波数ｆ１およびｆ２の各々において平衡信号と不平衡信号とを相互に変換するために、変換器ＳＢＬ５３およびＳＢＬ５４の各々の平衡信号用の２端子と、端子Ｐ５３およびＰ５４との接続を切り替える４ＰＤＴのスイッチＳＷ５５が必要になる。バラン５０は、４ＰＤＴのスイッチＳＷ５５が必要なため、大型化する可能性がある。

そこで実施の形態１においては、スイッチの替わりに共振周波数の異なるＬＣ並列共振器を用いる。互いに磁気結合する２つのＬＣ並列共振器の第１共振周波数と、互いに磁気結合する他の２つのＬＣ並列共振器の第２共振周波数とを異ならせることにより、第１および第２共振周波数の各々に対して平衡信号と不平衡信号とを相互に変換することができる。実施の形態１に係るバランによれば、スイッチを用いる必要がないため、マルチバンド対応のバランを小型化することができる。

再び図１を参照して、端子Ｐ１に周波数ｆ１の不平衡信号が入力された場合、周波数ｆ１はＬＣ並列共振器ＰＬＣ１２の共振周波数であるため、端子Ｐ１からＬＣ並列共振器ＰＬＣ１２を介して接地点を見たときのＬＣ並列共振器ＰＬＣ１２のインピーダンスは非常に大きくなる（無限大に近づく）。端子Ｐ１からの周波数ｆ１の不平衡信号は、ＬＣ並列共振器ＰＬＣ１２を接地点に向かって通過し難くなる。その結果、ＬＣ並列共振器ＰＬＣ１２とＰＬＣ１３との磁気結合が強まり、端子Ｐ１からの周波数ｆ１の不平衡信号のほとんどは、インダクタＬ１２２から磁気結合を介してインダクタＬ１３２へ伝達される。

周波数ｆ１はＬＣ並列共振器ＰＬＣ１３の共振周波数でもあるため、端子Ｐ３からＬＣ並列共振器ＰＬＣ１３を介して端子Ｐ４を見たときのＬＣ並列共振器ＰＬＣ１３のインピーダンスは非常に大きくなる（無限大に近づく）。インダクタＬ１３２の端子Ｐ３側の端部から出力される信号は、端子Ｐ４へ向かってＬＣ並列共振器ＰＬＣ１３を通過し難くなる。その結果、インダクタＬ１３２の端子Ｐ３側の端部から出力される信号のほとんどは、インダクタＬ１３３およびＬ１４１を通過して端子Ｐ３に向かう。

端子Ｐ４からＬＣ並列共振器ＰＬＣ１３を介して端子Ｐ３を見たときのＬＣ並列共振器ＰＬＣ１３のインピーダンスも非常に大きくなる（無限大に近づく）。インダクタＬ１３２の端子Ｐ４側の端部から出力される信号は、端子Ｐ３へ向かってＬＣ並列共振器ＰＬＣ１３を通過し難くなる。その結果、インダクタＬ１３２の端子Ｐ４側の端部から出力される信号のほとんどは、インダクタＬ１３４およびＬ１４２を通過して端子Ｐ４に向かう。

インダクタＬ１３２の両端部からそれぞれ出力される信号の位相差は、１８０度である。インダクタＬ１３３のインダクタンスは、インダクタＬ１３４のインダクタンスに等しい。また、インダクタＬ１４１のインダクタンスは、インダクタＬ１４２のインダクタンスに等しい。信号がインダクタＬ１３３を通過した場合の位相のずれとインダクタＬ１３４を通過した場合の位相のずれは等しい。また、信号がインダクタＬ１４１を通過した場合の位相のずれとインダクタＬ１４２を通過した場合の位相のずれは等しい。そのため、インダクタＬ１３２の端子Ｐ３側の端部からインダクタＬ１３３およびＬ１４１を通過して端子Ｐ３から出力される信号の位相と、インダクタＬ１３２の端子Ｐ４側の端部からインダクタＬ１３４およびＬ１４２を通過して端子Ｐ４から出力される信号の位相との差は、１８０度のまま変わらない。すなわち、端子Ｐ３およびＰ４からは周波数ｆ１の平衡信号が出力される。

端子Ｐ２に周波数ｆ１の不平衡信号が入力された場合、周波数ｆ１はＬＣ並列共振器ＰＬＣ２２の共振周波数ではないため、端子Ｐ２からＬＣ並列共振器ＰＬＣ２２を介して接地点を見たときのＬＣ並列共振器ＰＬＣ２２のインピーダンスは非常に大きい値とはならない。端子Ｐ２からの周波数ｆ１の信号のほとんどは、ＬＣ並列共振器ＰＬＣ２２を通過して接地点に向かう。そのため、ＬＣ並列共振器ＰＬＣ２２とＰＬＣ２３との磁気結合が弱くなり、端子Ｐ２からの周波数ｆ１の不平衡信号のほとんどは、ＬＣ並列共振器ＰＬＣ２２からＬＣ並列共振器ＰＬＣ２３に伝達されない。その結果、端子Ｐ２に入力された周波数ｆ１の不平衡信号のほとんどは、端子Ｐ３およびＰ４に伝達されない。

周波数ｆ２の不平衡信号は、端子Ｐ２に入力された場合、端子Ｐ３およびおＰ４から平衡信号として出力される。一方、周波数ｆ２の不平衡信号は、端子Ｐ１に入力された場合、そのほとんどが端子Ｐ３およびＰ４に伝達されない。

周波数ｆ１の平衡信号が端子Ｐ３およびＰ４に入力された場合、周波数ｆ１はＬＣ並列共振器ＰＬＣ１２およびＰＬＣ１３の共振周波数であるため、ＬＣ並列共振器ＰＬＣ１２とＰＬＣ１３との磁気結合が強まる。その結果、周波数ｆ１の平衡信号は、ＬＣ並列共振器ＰＬＣ１３から磁気結合を介してＬＣ並列共振器ＰＬＣ１２へ伝達され、周波数ｆ１の不平衡信号として端子Ｐ１から出力される。

一方、周波数ｆ１はＬＣ並列共振器ＰＬＣ２２およびＰＬＣ２３の共振周波数ではないため、ＬＣ並列共振器ＰＬＣ２２とＰＬＣ２３との磁気結合が弱まる。その結果、端子Ｐ３およびＰ４から入力された周波数ｆ１の平衡信号のほとんどは、ＬＣ並列共振器ＰＬＣ２３からＰＬＣ２２へ伝達されない。

周波数ｆ２の平衡信号が端子Ｐ３およびＰ４に入力された場合、周波数ｆ２はＬＣ並列共振器ＰＬＣ２２およびＰＬＣ２３の共振周波数であるため、ＬＣ並列共振器ＰＬＣ２２とＰＬＣ２３との磁気結合が強まる。その結果、周波数ｆ２の平衡信号は、ＬＣ並列共振器ＰＬＣ２３から磁気結合を介してＬＣ並列共振器ＰＬＣ２２へ伝達され、周波数ｆ２の不平衡信号として端子Ｐ２から出力される。

一方、周波数ｆ２はＬＣ並列共振器ＰＬＣ１２およびＰＬＣ１３の共振周波数ではないため、ＬＣ並列共振器ＰＬＣ１２とＰＬＣ１３との磁気結合が弱まる。その結果、端子Ｐ３およびＰ４から入力された周波数ｆ２の平衡信号のほとんどは、ＬＣ並列共振器ＰＬＣ１３からＰＬＣ１２へ伝達されない。

以上から、バラン１０においては、周波数ｆ１の平衡信号と不平衡信号とを相互変換することができるとともに、周波数ｆ２の平衡信号と不平衡信号とを相互に変換することができる。

［実施の形態１の変形例１］
図３は、実施の形態１の変形例１に係るバラン１０Ａの回路図である。バラン１０Ａにおいては、図１のＬＣ並列共振器ＰＬＣ１３のキャパシタＣ１３１が、図３のＬＣ並列共振器ＰＬＣ１３ＡのキャパシタＣ１３１１およびＣ１３１２に置き換えられている。キャパシタＣ１３１１およびＣ１３１２は、直列に接続されている。図３のキャパシタＣ１３１１とＣ１３１２との接続点は、接地されているが、キャパシタＣ１３１１とＣ１３１２との接続点は、接地されていなくてもよい。また、図１のＬＣ並列共振器ＰＬＣ２３のキャパシタＣ２３１が、図３のＬＣ並列共振器ＰＬＣ２３ＡのキャパシタＣ２３１１およびＣ２３１２に置き換えられている。キャパシタＣ２３１１およびＣ２３１２は、直列に接続されている。キャパシタＣ２３１１とＣ２３１２との接続点は、接地されているが、キャパシタＣ２３１１とＣ２３１２との接続点は、接地されていなくてもよい。

本発明に係るバランは、複数の誘電体層の積層体として形成することができる。本発明に係るバランを複数の誘電体層で形成する場合、キャパシタを形成するキャパシタ導体パターン同士の重なりを柔軟に設計することができる。図１のバラン１０のように１つのキャパシタＣ１３１（Ｃ２３１）を形成することができるスペースが残されていない場合でも、図３のバラン１０Ａのように、断片化したスペースに複数のキャパシタＣ１３１１およびＣ１３１２（Ｃ２３１１およびＣ２３１２）を形成することにより、必要な容量を確保することが出来る。また、１つのキャパシタＣ１３１（Ｃ２３１）を形成する場合よりも、複数のキャパシタＣ１３１１およびＣ１３１２（Ｃ２３１１およびＣ２３１２）を形成する場合の方が、キャパシタの特性のバラツキを小さくすることができる。

実施の形態１に係るバランを複数の誘電体層の積層体として形成することにより、実装スペースを有効に活用することができる。その結果、実施の形態１に係るバランをディスクリート回路として実現する場合よりもさらにマルチバンド対応のバランを小型化することができる。

［実施の形態１の変形例２］
実施の形態１においては、バランに含まれるＬＣ共振器としてＬＣ並列共振器を用いる場合について説明した。図４に示される実施の形態１の変形例２に係るバラン１０Ｂのように、ＬＣ直列共振器が用いられてもよい。図４に示されるバラン１０Ｂの構成は、図３のＬＣ並列共振器ＰＬＣ１２，ＰＬＣ２２が、ＬＣ直列共振器ＳＬＣ１２，ＳＬＣ２２にそれぞれ置き換えられた構成である。それ以外の構成は同様であるため、説明を繰り返さない。

ＬＣ直列共振器ＳＬＣ１２は、端子Ｐ１と接地点との間に接続されている。ＬＣ直列共振器ＳＬＣ１２の共振周波数は周波数ｆ１である。ＬＣ直列共振器ＳＬＣ１２においては、キャパシタＣ１２１とインダクタＬ１２２とが、端子Ｐ１と接地点との間で直列に接続されている。

ＬＣ直列共振器ＳＬＣ２２は、端子Ｐ２と接地点との間に接続されている。ＬＣ直列共振器ＳＬＣ１２の共振周波数は周波数ｆ２である。ＬＣ直列共振器ＳＬＣ２２においては、キャパシタＣ２２１とインダクタＬ２２２とが、端子Ｐ２と接地点との間で直列に接続されている。

以上、実施の形態１および変形例１，２に係るバランによれば、マルチバンド対応のバランの実現にあたってスイッチを用いる必要がない。その結果、マルチバンド対応のバランを小型化することができる。

［実施の形態２］
実施の形態１においては、２バンド対応のバランについて説明した。実施の形態２においては、３バンド以上に対応するバランについて説明する。

図５は、実施の形態２に係るバラン２０の回路図である。バラン２０の構成は、図１のバラン１０の構成に、端子Ｐ５、ローパスフィルタＬＰＦ３１、ＬＣ並列共振器ＰＬＣ３２，ＰＬＣ３３、インダクタＬ３１３，Ｌ３４１，Ｌ３４２，およびキャパシタＣ３４１，Ｃ３４２がさらに追加された構成である。これら以外の構成は、図１のバラン１０と同様であるため、説明を繰り返さない。

バラン２０は、周波数ｆ１，ｆ２（ｆ２＞ｆ１），ｆ３（ｆ２＞ｆ３＞ｆ１）の各々において、平衡信号と不平衡信号とを相互に変換する。

端子Ｐ５は、不平衡信号用の端子である。端子Ｐ５は、不図示のアンテナに接続される。端子Ｐ５に入力される不平衡信号および端子Ｐ５から出力される不平衡信号の周波数はｆ３である。

ＬＣ並列共振器ＰＬＣ３２は、端子Ｐ５と接地点との間に接続されている。ＬＣ並列共振器ＰＬＣ３２の共振周波数は周波数ｆ３である。ＬＣ並列共振器ＰＬＣ３２は、キャパシタＣ３２１とインダクタＬ３２２とを含む。キャパシタＣ３２１とインダクタＬ３２２とは、端子Ｐ５と接地点との間で並列に接続されている。

ＬＣ並列共振器ＰＬＣ３３は、端子Ｐ３とＰ４との間に接続されている。ＬＣ並列共振器ＰＬＣ３３の共振周波数は周波数ｆ３である。ＬＣ並列共振器ＰＬＣ３３は、キャパシタＣ３３１と、インダクタＬ３３２〜Ｌ３３４とを含む。キャパシタＣ３３１とインダクタＬ３３２とは、端子Ｐ３とＰ４との間で並列に接続されている。インダクタＬ３３２は、インダクタＬ３２２と磁気結合している。

インダクタＬ３３３は、キャパシタＣ３３１の一方端とインダクタＬ３３２の一方端との間に接続されている。インダクタＬ３３４は、キャパシタＣ３３１の他方端とインダクタＬ３３２の他方端との間に接続されている。インダクタＬ３３３のインダクタンスは、インダクタＬ３３４のインダクタンスに等しい。インダクタＬ３３３およびＬ３３４は、ＬＣ並列共振器ＰＬＣ３３のインピーダンスを所望の値に調整するために設けられている。インダクタＬ３３２〜Ｌ３３４は、１個のインダクタとして形成されてもよい。

インダクタＬ３１３は、端子Ｐ５とＬＣ並列共振器ＰＬＣ３２との間に接続されている。インダクタＬ３１３は、ＬＣ並列共振器ＰＬＣ３２に含まれるキャパシタＣ３２１とともにローパスフィルタを形成している。当該ローパスフィルタは、周波数ｆ３の信号を通過させるとともに、周波数ｆ３の信号の高調波を低減する。周波数ｆ３の信号の高調波の発生源としては、たとえば端子Ｐ３およびＰ４が接続される不図示のＩＣ、あるいは端子Ｐ１に接続される不図示の外部デバイスを挙げることができる。

ローパスフィルタＬＰＦ３１は、端子Ｐ５とインダクタＬ３１３との間に接続されている。ローパスフィルタＬＰＦ３１は、インダクタＬ３１１と、キャパシタＣ３１２とを含む。インダクタＬ３１１は、端子Ｐ５とインダクタＬ３１３との間に接続されている。キャパシタＣ３１２は、インダクタＬ３１１と接地点との間に接続されている。ローパスフィルタＬＰＦ３１は、周波数ｆ３の信号を通過させるとともに、周波数ｆ３の信号の高調波を低減する。

キャパシタＣ３４１およびインダクタＬ３４１は、端子Ｐ３とＬＣ並列共振器ＰＬＣ３３との間において直列に接続されている。直列に接続されたキャパシタＣ３４１およびインダクタＬ３４１は、周波数ｆ３の信号を通過させるとともに周波数ｆ３よりも高い信号（たとえば周波数ｆ２の信号）、および周波数ｆ３よりも低い周波数の信号（たとえば周波数ｆ１の信号）を低減する。直列に接続されたキャパシタＣ３４１およびインダクタＬ３４１に替えて、バンドパスフィルタを用いてもよい。

キャパシタＣ３４２およびインダクタＬ３４２は、端子Ｐ４とＬＣ並列共振器ＰＬＣ３３との間において直列に接続されている。直列に接続されたキャパシタＣ３４２およびインダクタＬ３４２は、周波数ｆ３の信号を通過させるとともに周波数ｆ３よりも高い信号（たとえば周波数ｆ２の信号）、および周波数ｆ３よりも低い周波数の信号（たとえば周波数ｆ１の信号）を低減する。直列に接続されたキャパシタＣ３４２およびインダクタＬ３４２に替えて、バンドパスフィルタを用いてもよい。

インダクタＬ３４２のインダクタンスは、インダクタＬ３４１のインダクタンスに等しい。キャパシタＣ３４２のキャパシタンスは、キャパシタＣ３４１のキャパシタンスに等しい。

実施の形態２に係るバランは上記した３バンド対応の構成に限定されず、たとえば、さらに端子、バンドパスフィルタ、ＰＬＣ、インダクタ、およびキャパシタを追加して、４バンド以上に対応することが可能な構成としても良い。また、必要に応じてインダクタＬ３３２にＤＣフィード端子を接続しても良い。

以上、実施の形態２に係るバランによれば、マルチバンド対応のバランの実現にあたってスイッチを用いる必要がない。その結果、マルチバンド対応のバランを小型化することができる。

今回開示された各実施の形態は、矛盾しない範囲で適宜組み合わされて実施されることも予定されている。今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１０，１０Ａ，１０Ｂ，２０，５０ バラン、Ｃ１１２，Ｃ１２１，Ｃ１３１，Ｃ２１２，Ｃ２２１，Ｃ２３１，Ｃ２４１，Ｃ２４２，Ｃ３１２，Ｃ３２１，Ｃ３３１，Ｃ３４１，Ｃ３４２，Ｃ５１５〜Ｃ５１９，Ｃ５２５〜Ｃ５２９，Ｃ１３１１，Ｃ１３１２，Ｃ２３１１，Ｃ２３１２ キャパシタ、ＤＣＦ５６ フィード回路、Ｌ１１１，Ｌ１１３，Ｌ１２２，Ｌ１３２，Ｌ１３３，Ｌ１３４，Ｌ１４１，Ｌ１４２，Ｌ２１１，Ｌ２１３，Ｌ２２２，Ｌ２３２，Ｌ２３３，Ｌ２３４，Ｌ３１１，Ｌ３１３，Ｌ３２２，Ｌ３３２，Ｌ３３３，Ｌ３３４，Ｌ３４１，Ｌ３４２，Ｌ５１１〜Ｌ５１４，Ｌ５２１〜Ｌ５２４ インダクタ、ＬＰＦ１１，ＬＰＦ２１，ＬＰＦ３１ ローパスフィルタ、Ｐ１〜Ｐ５，Ｐ５１〜Ｐ５４，Ｐ６１〜Ｐ６５，Ｐ７１〜Ｐ７５，Ｐ８１，Ｐ９１ 端子、ＰＬＣ１２，ＰＬＣ１３，ＰＬＣ１３Ａ，ＰＬＣ２２，ＰＬＣ２３，ＰＬＣ２３Ａ，ＰＬＣ３２，ＰＬＣ３３ ＬＣ並列共振器、ＳＬＣ１２，ＳＬＣ２２ ＬＣ直列共振器、Ｐｄｃ ＤＣフィード端子、ＳＢＬ５３，ＳＢＬ５４ 変換器、ＳＷ５５ スイッチ。

Claims (11)

1. 不平衡信号用の第１および第２端子と、
   平衡信号用の第３および第４端子と、
   前記第１端子と接地点との間に接続された第１ＬＣ共振器と、
   前記第１ＬＣ共振器と磁気結合するとともに、前記第３端子と前記第４端子との間に接続された第２ＬＣ共振器と、
   前記第２端子と前記接地点との間に接続された第３ＬＣ共振器と、
   前記第３ＬＣ共振器と磁気結合するとともに、前記第３端子と前記第４端子との間において前記第２ＬＣ共振器に対して並列に接続された第４ＬＣ共振器と、
   前記第３端子と前記第２ＬＣ共振器との間に接続された第１インダクタと、
   前記第４端子と前記第２ＬＣ共振器との間に接続された第２インダクタと、
   前記第３端子と前記第４ＬＣ共振器との間に接続された第１キャパシタと、
   前記第４端子と前記第４ＬＣ共振器との間に接続された第２キャパシタとを備え、
   前記第１ＬＣ共振器および前記第２ＬＣ共振器の各共振周波数は、第１共振周波数であり、
   前記第３ＬＣ共振器および前記第４ＬＣ共振器の各共振周波数は、前記第１共振周波数より高い第２共振周波数である、バラン。
2. 前記第１ＬＣ共振器は、並列に接続された第３キャパシタと第３インダクタとを含み、
   前記第２ＬＣ共振器は、並列に接続された第４キャパシタと第４インダクタとを含み、
   前記第４インダクタは、前記第３インダクタと磁気結合し、
   前記第３ＬＣ共振器は、並列に接続された第５キャパシタと第５インダクタとを含み、
   前記第４ＬＣ共振器は、並列に接続された第６キャパシタと第６インダクタとを含み、
   前記第６インダクタは、前記第５インダクタと磁気結合する、請求項１に記載のバラン。
3. 前記第１ＬＣ共振器は、直列に接続された第３キャパシタと第３インダクタとを含み、
   前記第２ＬＣ共振器は、並列に接続された第４キャパシタと第４インダクタとを含み、
   前記第４インダクタは、前記第３インダクタと磁気結合し、
   前記第３ＬＣ共振器は、直列に接続された第５キャパシタと第５インダクタとを含み、
   前記第４ＬＣ共振器は、並列に接続された第６キャパシタと第６インダクタとを含み、
   前記第６インダクタは、前記第５インダクタと磁気結合する、請求項１に記載のバラン。
4. 前記第４インダクタに接続されたＤＣフィード端子をさらに備える、請求項２または請求項３に記載のバラン。
5. 前記第１端子と前記第１ＬＣ共振器との間に接続された第７インダクタと、
   前記第２端子と前記第３ＬＣ共振器との間に接続された第８インダクタとをさらに備える、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のバラン。
6. 前記第１端子と前記第７インダクタとの間に接続された第１ローパスフィルタと、
   前記第２端子と前記第８インダクタとの間に接続された第２ローパスフィルタとをさらに備える、請求項５に記載のバラン。
7. 前記第１ローパスフィルタは、
   前記第１端子と前記第７インダクタとの間に接続された第９インダクタと、
   前記第９インダクタと前記接地点との間に接続された第７キャパシタとを含み、
   前記第２ローパスフィルタは、
   前記第２端子と前記第８インダクタとの間に接続された第１０インダクタと、
   前記第１０インダクタと前記接地点との間に接続された第８キャパシタとを含む、請求項６に記載のバラン。
8. 前記第１インダクタのインダクタンスは、前記第２インダクタのインダクタンスに等しく、
   前記第１キャパシタの容量は、前記第２キャパシタの容量に等しい、請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載のバラン。
9. 不平衡信号用の第５端子と、
   前記第５端子と前記接地点との間に接続された第５ＬＣ共振器と、
   前記第５ＬＣ共振器と磁気結合するとともに、前記第３端子と前記第４端子との間に接続された第６ＬＣ共振器と、
   前記第３端子と前記第６ＬＣ共振器との間において直列に接続される第１１インダクタおよび第９キャパシタと、
   前記第４端子と前記第６ＬＣ共振器との間において直列に接続される第１２インダクタおよび第１０キャパシタとをさらに備え、
   前記第５ＬＣ共振器および前記第６ＬＣ共振器の各共振周波数は、前記第１共振周波数より高く、前記第２共振周波数より低い第３共振周波数である、請求項１〜８のいずれか１項に記載のバラン。
10. 前記第１１インダクタのインダクタンスは、前記第１２インダクタのインダクタンスに等しく、
    前記第９キャパシタの容量は、前記第１０キャパシタの容量に等しい、請求項９に記載のバラン。
11. 前記バランは、複数の誘電体層の積層体として形成される、請求項１〜請求項１０のいずれか１項に記載のバラン。

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