JP2002217036A - 高周波複合回路及び高周波複合部品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 不平衡線路での信号の漏れが少なく、挿入損
失が小さい高周波複合回路及び高周波複合部品を提供す
る。 【解決手段】 高周波複合回路２０は、バラン部２１と
分波・合成回路部２２とで構成されている。バラン部２
１は、一つの不平衡伝送線路２５と一対の平衡伝送線路
２６，２６とを備えている。分波・合成回路部２２は、
いわゆるダイプレクサであり、２次のローパスフィルタ
２７と３次のハイパスフィルタ２８とで構成されてい
る。ローパスフィルタ２７はコイルＬ１及びコンデンサ
Ｃ１，Ｃ２からなり、ハイパスフィルタ２８はコンデン
サＣ３〜Ｃ５及びコイルＬ２からなる。ローパスフィル
タ２７の一端は不平衡伝送線路２５に接続され、他端は
不平衡信号端子３３に接続されている。ハイパスフィル
タ２８の一端は不平衡伝送線路２５に接続され、他端は
不平衡信号端子３４に接続されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高周波複合回路及
び高周波複合部品、特に、携帯電話等の通信機器用ＩＣ
の平衡−不平衡信号変換器ないし位相変換器等として使
用される高周波複合回路及び高周波複合部品に関する。

【０００２】

【従来の技術】バラントランスとは、例えば、平衡伝送
線路（バランス伝送線路）の平衡信号及び不平衡伝送線
路（アンバランス伝送線路）の不平衡信号を相互に変換
するためのものであり、バランとは、バランス−アンバ
ランスの略称である。平衡伝送線路は対をなす２本の信
号線を有し、信号（平衡信号）が２本の信号線間の電位
差として伝搬するものをいう。平衡伝送線路では、外来
ノイズが２本の信号線に等しく影響するため、外来ノイ
ズが相殺されて、外来ノイズの影響を受けにくいという
利点がある。また、アナログＩＣの内部の回路は差動増
幅器で構成されるため、アナログＩＣの信号用の入出力
端子も、信号を二つの端子間の電位差として入力あるい
は出力するバランス型であることが多い。これに対し
て、不平衡伝送線路は、信号（不平衡信号）がグランド
電位（ゼロ電位）に対する一本の信号線の電位として伝
搬するものをいう。例えば、同軸線路や基板上のマイク
ロストリップラインがこれに相当する。

【０００３】従来、一つの平衡信号を分波して二つの不
平衡信号として伝送する分波機能や、二つの不平衡信号
を合波して一つの平衡信号として伝送する合波機能を有
するバラントランスとして、特開平１１−２１４９４３
号公報記載のものが知られている。このバラントランス
は、通常のストリップライン型バラントランスに不平衡
伝送線路を一つ増設したものであり、図５に示すよう
に、二つの不平衡伝送線路５，６と一対の平衡伝送線路
７，７とを備えている。不平衡伝送線路５は、直列に接
続された線路部Ｌ１，Ｌ２を有している。不平衡伝送線
路５の一端は不平衡信号端子１に接続され、他端は開放
されている。不平衡伝送線路６は、直列に接続された線
路部Ｌ５，Ｌ６を有している。不平衡伝送線路６の一端
は不平衡信号端子２に接続され、他端は開放されてい
る。一対の平衡伝送線路７，７は、それぞれ線路部Ｌ
３，Ｌ４を有している。線路部Ｌ３，Ｌ４はその各一端
がグランドに接続され、その各他端が平衡信号端子３
ａ，３ｂに接続されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のバラ
ントランス１０は、線路部Ｌ１及びＬ２は、不平衡信号
端子１に入出力される不平衡信号Ｓ１の適用中心周波数
の１／４波長に相当する電気長をそれぞれ有している。
同様に、線路部Ｌ５及びＬ６は、不平衡信号端子２に入
出力される不平衡信号Ｓ２の適用中心周波数の１／４波
長に相当する電気長をそれぞれ有している。これに対
し、線路部Ｌ３及びＬ４の電気長は、線路部Ｌ１，Ｌ２
と線路部Ｌ５，Ｌ６を比較して長い方の電気長に合わせ
ている。

【０００５】しかしながら、例えば平衡伝送線路７，７
からの平衡信号Ｓ３を、不平衡伝送線路５，６に分波す
る場合、平衡伝送線路７，７が不平衡伝送線路５，６に
電磁結合しているため、相手側の不平衡伝送線路に信号
が漏れ、挿入損失が大きくなるという問題があった。特
に、不平衡伝送線路５の線路部Ｌ１，Ｌ２の線路長と不
平衡伝送線路６の線路部Ｌ５，Ｌ６の線路長の比が整数
倍の場合、顕著にあらわれる。

【０００６】そこで、本発明の目的は、不平衡線路での
信号の漏れが少なく、挿入損失が小さい高周波複合回路
及び高周波複合部品を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係る高周波複合回路は、一対の平衡伝送線
路と、前記平衡伝送線路に電磁結合する一つの不平衡伝
送線路とでバランを構成し、前記バランの不平衡線路に
分波・合成回路を電気的に直列に接続したことを特徴と
する。

【０００８】また、本発明に係る高周波複合部品は、一
対の平衡伝送線路を構成するストリップラインと、前記
平衡伝送線路に電磁結合する一つの不平衡伝送線路を構
成するストリップラインと、複数の誘電体層とを少なく
とも積み重ねて積層体を構成するとともに、前記平衡伝
送線路と前記不平衡伝送線路とで前記積層体内にバラン
部を構成し、前記バラン部の不平衡線路に分波・合成回
路部を電気的に直列に接続したことを特徴とする。

【０００９】

【作用】以上の構成により、平衡伝送線路に入力された
平衡信号は、不平衡伝送線路によって不平衡信号に変換
された後、分波・合成回路にて分波され、二つの異なる
周波数の不平衡信号として出力される。逆に、二つの異
なる周波数の不平衡信号は、分波・合成回路で合波され
た後、不平衡伝送線路に入力され、さらに、平衡伝送線
路によって平衡信号に変換されて出力される。このよう
に、分波・合成回路にて信号の合波あるいは分波をして
いるため、不平衡線路での信号の漏れが抑えられ、挿入
損失が小さくなる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る高周波複合回
路及び高周波複合部品の実施の形態について添付の図面
を参照して説明する。

【００１１】本発明に係る高周波複合回路の一実施形態
を図１に示す。該高周波複合回路２０は、バラン部２１
と分波・合成回路部２２とで構成されている。バラン部
２１は、いわゆるマーチャンドバランであり、一つの不
平衡伝送線路２５と一対の平衡伝送線路２６，２６とを
備えている。不平衡伝送線路２５の一端は分波・合成回
路部２２に電気的に接続され、他端は開放されている。
不平衡伝送線路２５は、直列に接続された線路部Ｌ１
１，Ｌ１２を有している。一対の平衡伝送線路２６，２
６は、それぞれ線路部Ｌ１３，Ｌ１４を有している。線
路部Ｌ１３，Ｌ１４はその各一端がグランドに接続さ
れ、その各他端が平衡信号端子３２ａ，３２ｂに接続さ
れている。線路部Ｌ１１〜Ｌ１４は、それぞれ１／４波
長に相当する電気長を有し、線路部Ｌ１１とＬ１３が電
磁結合し、線路部Ｌ１２とＬ１４が電磁結合している。

【００１２】また、分波・合成回路部２２は、いわゆる
ダイプレクサであり、２次のローパスフィルタ２７と３
次のハイパスフィルタ２８とで構成されている。ローパ
スフィルタ２７はコイルＬ１及びコンデンサＣ１，Ｃ２
からなり、ハイパスフィルタ２８はコンデンサＣ３〜Ｃ
５及びコイルＬ２からなる。ローパスフィルタ２７の一
端は不平衡伝送線路２５に接続され、他端は不平衡信号
端子３３に接続されている。ハイパスフィルタ２８の一
端は不平衡伝送線路２５に接続され、他端は不平衡信号
端子３４に接続されている。そして、ローパスフィルタ
２７のコイルＬ１とコンデンサＣ２からなる並列共振回
路にて形成する極がハイパスフィルタ２８の通過帯域内
に位置するように設計するとともに、ハイパスフィルタ
２８のコイルＬ２とコンデンサＣ５からなる直列共振回
路にて形成する極がローパスフィルタ２７の通過帯域内
に位置するように設計している。

【００１３】高周波複合回路２０は、不平衡信号端子３
３，３４にそれぞれ不平衡信号Ｓ１及び不平衡信号Ｓ２
が入力されると、これら不平衡信号Ｓ１とＳ２は分波・
合成回路部２２にて合波された後、不平衡伝送線路２５
を伝播し、平衡伝送線路２６，２６にて平衡信号Ｓ３に
変換される。この平衡信号Ｓ３は平衡信号端子３２ａ，
３２ｂの間から出力される。逆に、平衡信号端子３２
ａ，３２ｂに平衡信号Ｓ３が入力されると、平衡信号Ｓ
３は平衡伝送線路２６，２６を伝播し、不平衡伝送線路
２５にて不平衡信号に変換された後、さらに、分波・合
成回路部２２にて、二つの異なる周波数の不平衡信号Ｓ
１と不平衡信号Ｓ２とに分波される。この不平衡信号Ｓ
１，Ｓ２はそれぞれ不平衡信号端子３３及び不平衡信号
端子３４から出力される。このように、高周波複合回路
２０を使用すれば、二つの不平衡信号を一つの平衡信号
に合波し、逆に、一つの平衡信号を二つの不平衡信号に
分波することができる。しかも、分波・合成回路部２２
にて信号の合波あるいは分波をしているため、不平衡線
路での信号の漏れを抑えることができ、挿入損失の少な
い高性能の高周波複合回路２０が得られる。

【００１４】図１の回路構成を有する積層型高周波複合
部品２０Ａの一例の分解斜視図を図２に示す。図２に示
すように、積層型高周波複合部品２０Ａは、バラン部２
１を誘電体シート４１を積み重ねてなる積層体の下部に
配置し、分波・合成回路部２２を上部に配置している。
なお、バラン部２１と分波・合成回路部２２を誘電体シ
ート４１の左右に配置してもよいことは言うまでもな
い。誘電体シート４１の材料としては、エポキシ等の樹
脂あるいはセラミック誘電体等が用いられる。各誘電体
シート４１のシート厚は所定の寸法に設定されている。

【００１５】バラン部２１は、図１の不平衡伝送線路２
５を構成するストリップライン５５と、平衡伝送線路２
６，２６を構成するストリップライン５６，５７とを有
している。ストリップライン５５は、後述の中継端子３
６等を介して直列に接続された線路部Ｌ１１，Ｌ１２を
有している。ストリップライン５６，５７はそれぞれ線
路部Ｌ１３，Ｌ１４を有している。線路部Ｌ１１〜Ｌ１
４は、それぞれ渦巻状の形状をしており、１／４波長に
相当する電気長を有している。線路部Ｌ１１とＬ１３並
びに線路部Ｌ１２とＬ１４は、それぞれシート４１を挟
んで対向するように形成されている。従って、線路部Ｌ
１１とＬ１３並びに線路部Ｌ１２とＬ１４はそれぞれ電
磁結合する。

【００１６】ストリップライン５５の線路部Ｌ１１の一
端５５ａは誘電体シート４１の左辺の手前側に露出し、
他端５５ｂは誘電体シート４１の中央部に配置されて開
放端とされている。ストリップライン５５の線路部Ｌ１
２の一端５５ｃは誘電体シート４１の左辺の奥側に露出
し、他端５５ｄはビアホール６０を介して引出し電極４
３に接続されている。引出し電極４３の一端４３ａは誘
電体シート４１の左辺の手前側に露出している。

【００１７】ストリップライン５６の線路部Ｌ１３の一
端５６ａは誘電体シート４１の手前側の辺の左寄りに露
出し、他端５６ｂはビアホール６０を介して引出し電極
４２に接続されている。引出し電極４２の一端４２ａは
誘電体シート４１の奥側の辺の中央に露出している。ス
トリップライン５７の線路部Ｌ１４の一端５７ａは誘電
体シート４１の奥側の辺の中央に露出し、他端５７ｂは
ビアホール６０を介して引出し電極４４に接続されてい
る。引出し電極４４の一端４４ａは誘電体シート４１の
奥側の辺の左寄りに露出している。

【００１８】グランド電極６１〜６３は誘電体シート４
１に広面積に形成されており、それぞれの一端６１ａ〜
６３ａは誘電体シート４１の奥側の辺の中央に露出して
いる。グランド電極６１と６２の間に線路部Ｌ１１とＬ
１３が配置され、グランド電極６２と６３の間に線路部
Ｌ１２とＬ１４が配置されている。これらのグランド電
極６１〜６３は高周波複合部品２０Ａの特性を考慮し
て、ストリップライン５５，５６，５７から所定の距離
だけ離れた位置に配置されることが望ましい。

【００１９】なお、本実施形態では、線路部Ｌ１１〜Ｌ
１４を全て異なる誘電体シート４１に形成しているが、
線路部Ｌ１１とＬ１２を同一誘電体シート上に形成し、
かつ、線路部Ｌ１３とＬ１４を同一誘電体シート上に形
成するようにしてもよい。

【００２０】分波・合成回路部２２は、誘電体シート４
１の手前側にハイパスフィルタ２８を配置し、奥側にロ
ーパスフィルタ２７を配置している。ハイパスフィルタ
２８のコイルＬ２は、渦巻状のコイル導体パターン９
１，９２をビアホール６０を介して電気的に接続したも
のである。コイル導体パターン９１の一端９１ａは誘電
体シート４１の右辺の手前側に露出し、コイル導体パタ
ーン９２の一端９２ａは誘電体シート４１の手前側の辺
の中央に露出している。同様に、ローパスフィルタ２７
のコイルＬ１は、コイル導体パターン９３，９４をビア
ホール６０を介して電気的に接続したものである。コイ
ル導体パターン９３の一端９３ａは誘電体シート４１の
奥側の辺の右寄りに露出し、コイル導体パターン９４の
一端９４ａは誘電体シート４１の左辺の奥側に露出して
いる。

【００２１】コンデンサ電極７１，７３，７４，７６は
誘電体シート４１を挟んで対向し、ハイパスフィルタ２
８のメインコンデンサＣ３を構成している。コンデンサ
電極７２，７３，７５，７６は誘電体シート４１を挟ん
で対向し、メインコンデンサＣ４を構成している。同様
に、コンデンサ電極７６，７７，７８，７９は誘電体シ
ート４１を挟んで対向し、ハイパスフィルタ２８の極調
整用コンデンサＣ５を構成している。コンデンサ電極７
１，７４の一端７１ａ，７４ａは誘電体シート４１の左
辺の奥側に露出し、コンデンサ電極７２，７５の一端７
２ａ，７５ａは誘電体シート４１の手前側の辺の右寄り
に露出している。また、コンデンサ電極７３，７６，７
８の一端７３ａ，７６ａ，７８ａは誘電体シート４１の
右辺の奥側に露出し、コンデンサ電極７７，７９の一端
７７ａ，７９ａは誘電体シート４１の右辺の手前側に露
出している。

【００２２】さらに、コンデンサ電極８０，８１は誘電
体シート４１を挟んで対向し、ローパスフィルタ２７の
極調整用コンデンサＣ２を構成している。コンデンサ電
極８２，８３は誘電体シート４１を挟んで対向し、ロー
パスフィルタ２７のメインコンデンサＣ１を構成してい
る。コンデンサ電極８０の一端８０ａは誘電体シート４
１の左辺の奥側に露出し、コンデンサ電極８１の一端８
１ａは誘電体シート４１の奥側の辺の右寄りに露出して
いる。また、コンデンサ電極８２の一端８２ａは誘電体
シート４１の奥側の辺の右寄りに露出し、コンデンサ電
極８３の一端８３ａは誘電体シート４１の手前側の辺の
中央に露出している。引出し電極４２〜４４、ストリッ
プライン５５〜５７及びグランド電極６１〜６３は、ス
パッタリング法、蒸着法、印刷法等の方法により形成さ
れ、Ａｇ−Ｐｄ，Ａｇ，Ｐｄ，Ｃｕ等の材料からなる。

【００２３】各シート４１は積み重ねられ、一体的に焼
成されることにより、図３に示すように積層体１００と
される。積層体１００の手前側の側面には平衡信号端子
３２ａ，不平衡信号端子３４及びグランド端子Ｇ１が形
成され、奥側の側面には平衡信号端子３２ｂ，不平衡信
号端子３３及びグランド端子Ｇ１が形成されている。積
層体１００の左右の端面には中継端子３５〜３８が形成
されている。端子３２ａ〜３８，Ｇ１はスパッタリング
法、蒸着法、塗布法等の方法によって形成され、Ａｇ−
Ｐｄ，Ａｇ，Ｐｄ，Ｃｕ，Ｃｕ合金等の材料からなる。

【００２４】平衡信号端子３２ａはストリップライン５
６の端部５６ａに電気的に接続され、平衡信号端子３２
ｂは引出し電極４４の端部４４ａに電気的に接続され、
不平衡信号端子３３はコンデンサ電極８１，８２の端部
８１ａ，８２ａ及びコイル導体パターン９３の端部９３
ａに電気的に接続され、不平衡信号端子３４はコンデン
サ電極７２，７５の端部７２ａ，７５ａに電気的に接続
され、グランド端子Ｇ１はコイル導体パターン９２の端
部９２ａ、コンデンサ電極８３の端部８３ａ、ストリッ
プライン５７の端部５７ａ及びグランド電極６１〜６３
の端部６１ａ〜６３ａに電気的に接続されている。

【００２５】また、中継端子３５はコンデンサ電極７
１，７４，８０の端部７１ａ，７４ａ，８０ａ、コイル
導体パターン９４の端部９４ａ及びストリップライン５
５の線路部Ｌ１２の端部５５ｃに電気的に接続され、中
継端子３６はストリップライン５５の端部５５ａ及び引
出し電極４３の端部４３ａに電気的に接続され、中継端
子３７はコンデンサ電極７３，７６，７８の端部７３
ａ，７６ａ，７８ａに電気的に接続され、中継端子３８
はコンデンサ電極７７，７９の端部７７ａ，７９ａ及び
コイル導体パターン９１の端部９１ａに電気的に接続さ
れている。

【００２６】高周波複合部品２０Ａの電気的特性を調整
する場合、誘電体シート４１の厚みやストリップライン
５５〜５７のライン幅を変えることにより、線路部Ｌ１
１とＬ１３の間の電磁結合、並びに、線路部Ｌ１２とＬ
１４の間の電磁結合を調整することができる。

【００２７】図４は高周波複合部品２０Ａの通過特性Ｓ
２１を示すグラフである。実線１０５及び１０６が、そ
れぞれ使用周波数帯域が４５０ＭＨｚと９００ＭＨｚの
ものを表示している。比較のため、図５に示した従来の
バラントランス１０の通過特性Ｓ２１も併せて記載して
いる（点線１０７，１０８参照）。従来のバラントラン
ス１０は、相手側の不平衡伝送線路に信号が漏れ、特
に、挿入損失が悪い。これに対して、本実施形態の高周
波複合部品２０Ａは分波・合成回路部２２にて信号を分
離しているため、不平衡伝送線路２５での信号の漏れが
抑えられ、約５０％（従来の７．２ｄＢから３．６ｄＢ
に改善）挿入損失が低減され、高性能のバラントランス
を実現することができる。

【００２８】なお、本発明に係る高周波複合回路及び高
周波複合部品は前記実施形態に限定するものではなく、
その要旨の範囲内で種々に変更することができる。例え
ば、バラン部や分波・合成回路部の構造や構成は、前記
実施形態に限定するものではなく、仕様に合わせて種々
のものが採用される。平衡及び不平衡伝送線路を構成す
るストリップラインの形状は任意であり、渦巻状の他
に、蛇行形状や直線形状等であってもよい。また、線路
部は必ずしも１／４波長の電気長に設定する必要はな
い。

【００２９】さらに、前記実施形態は、分波・合成回路
部において二つの不平衡信号に分波したり、あるいは、
二つの不平衡信号を合波したりするものであるが、これ
に限定されるものではなく、三つ以上の不平衡信号を分
波あるいは合波するものに本発明を適用してもよい。

【００３０】また、前記実施形態は個産品の場合を例に
して説明したが、量産時の場合には複数個分の高周波複
合部品を備えたマザー基板を製作し、所望のサイズに切
り出して製品とする。さらに、前記実施形態は、導体が
形成された誘電体シートを積み重ねた後、一体的に焼成
するものであるが、必ずしもこれに限定されない。シー
トは予め焼成されたものを用いてもよい。また、以下に
説明する製法によって高周波複合部品を製作してもよ
い。印刷等の手段によりペースト状の誘電体材料を塗布
して誘電体層を形成した後、その誘電体層の表面にペー
スト状の導電体材料を塗布して任意の導体を形成する。
次に、ペースト状の誘電体材料を前記導体の上から塗布
する。こうして順に重ね塗りすることによって積層構造
を有する高周波複合部品が得られる。

【００３１】また、分波・合成回路部を構成するコンデ
ンサやコイルは、前記実施形態では積層体内に内蔵して
いるが、その一部又は全部をチップ部品に換えて、積層
体の表面に実装するようにしてもよい。

【００３２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、分波・合成回路にて信号の合波あるいは分波
をしているので、不平衡線路での信号の漏れを抑えるこ
とができ、挿入損失を小さくできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る高周波複合回路の一実施形態を示
す電気等価回路図。

【図２】図１の回路構成を有する積層型高周波複合部品
の分解斜視図。

【図３】図２に示した積層型高周波複合部品の外観斜視
図。

【図４】図２に示した積層型高周波複合部品の通過特性
を示すグラフ。

【図５】従来のバラントランスの電気等価回路図。

【符号の説明】

２０…高周波複合回路 ２０Ａ…高周波複合部品 ２１…バラン部 ２２…分波・合成回路部 ２５…不平衡伝送線路 ２６…平衡伝送線路 ２７…ローパスフィルタ ２８…ハイパスフィルタ ４１…誘電体シート ５５〜５７…ストリップライン １００…積層体 Ｌ１１〜Ｌ１４…線路部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一対の平衡伝送線路と、前記平衡伝送線
   路に電磁結合する一つの不平衡伝送線路とでバランを構
   成し、前記バランの不平衡線路に分波・合成回路を電気
   的に直列に接続したことを特徴とする高周波複合回路。
2. 【請求項２】 一対の平衡伝送線路を構成するストリッ
   プラインと、前記平衡伝送線路に電磁結合する一つの不
   平衡伝送線路を構成するストリップラインと、複数の誘
   電体層とを少なくとも積み重ねて積層体を構成するとと
   もに、前記平衡伝送線路と前記不平衡伝送線路とで前記
   積層体内にバラン部を構成し、前記バラン部の不平衡線
   路に分波・合成回路部を電気的に直列に接続したことを
   特徴とする高周波複合部品。