JP2003007537A - 積層型バラントランス - Google Patents
積層型バラントランスInfo
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Abstract
ができる積層型バラントランスを提供する。 【解決手段】 線路部24と27は、中継端子43を介
して直列に接続され、不平衡伝送線路を構成している。
線路部25と28は、それぞれ平衡伝送線路を構成して
いる。線路部24と25は電磁結合して結合器を構成す
る。同様に、線路部27と28は電磁結合して結合器を
構成する。グランド用端子G1は、それぞれ線路部25
と28からなる平衡伝送線路に接続している。一方、シ
ールド用端子G2は、シールド用電極30〜32の引出
し部30a〜32aに接続している。これら二つの端子
G1とG2は電気的に独立している。
Description
ンス、特に、無線通信機器用ICの平衡−不平衡信号変
換器ないし位相変換器等として用いられる積層型バラン
トランスに関する。
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。
−不平衡変換器として、図7に示す積層型バラントラン
ス1が提案されている。このバラントランス1は、引出
し電極3を表面に設けた誘電体シート2bと、1/4波
長ストリップライン4,5,8,9をそれぞれ設けた誘
電体シート2c,2d,2f,2gと、シールド用電極
12,13,14をそれぞれ表面に設けた誘電体シート
2a,2e,2h等で構成されている。ストリップライ
ン4と9は中継端子Nを介して電気的に直列に接続さ
れ、一つの不平衡伝送線路を構成している。ストリップ
ライン5と8は、それぞれ平衡伝送線路を構成してい
る。そして、ストリップライン5はシート2cを挟んで
ストリップライン4に対向するように形成されている。
従って、ストリップライン4と5は電磁結合して結合器
を構成する。ストリップライン9はシート2fを挟んで
ストリップライン8に対向するように形成されている。
従って、ストリップライン8と9は電磁結合して結合器
を構成する。なお、図7において、符号18はビアホー
ルを表示している。
どの移動体通信機や無線LANに用いられるバラントラ
ンス1に対して、平衡伝送線路のみにバイアスを印加し
て、平衡信号を増幅させることが求められることがあ
る。ところが、従来のバラントランス1は、平衡伝送線
路を構成しているストリップライン5と8のそれぞれの
一端が、シールド用電極13を介してシールド用端子G
に電気的に接続しているため、平衡伝送線路のみにバイ
アス電圧を印加することができなかった。従って、従来
のバラントランス1の構造では、平衡信号を増幅させる
ことができないという問題があった。
バイアス電圧を印加することができる積層型バラントラ
ンスを提供することにある。
るため、本発明に係る積層型バラントランスは、(a)
一対の平衡伝送線路と、前記一対の平衡伝送線路に電磁
結合する一つの不平衡伝送線路と、前記平衡伝送線路及
び前記不平衡伝送線路の少なくともいずれか一方の伝送
線路に対向しているシールド用電極と、複数の誘電体層
とを少なくとも積み重ねて構成した積層体と、(b)前
記積層体の表面に設けられ、前記平衡伝送線路に電気的
に接続されたグランド用端子と、(c)前記積層体の表
面に設けられ、前記シールド用電極に電気的に接続され
たシールド用端子とを備え、(d)前記グランド用端子
とシールド用端子が電気的に独立していること、を特徴
とする。
気的に独立したグランド用端子を設けているため、例え
ば、バイアス電圧をグランド用端子のみに印加できる。
は、(e)一対の平衡伝送線路と、(f)前記一対の平
衡伝送線路に電磁結合する一つの不平衡伝送線路と、
(g)前記不平衡伝送線路の一端に電気的に接続された
不平衡信号端子と、(h)前記一対の平衡伝送線路の一
端に電気的にそれぞれ接続された二つの平衡信号端子
と、(i)前記一対の平衡伝送線路のそれぞれの他端に
電気的に接続された一つの共通バイアス端子と、(j)
前記共通バイアス端子とグランドとの間に電気的に接続
されたバイアス用コンデンサと、を備えたことを特徴と
する。
路と、前記一対の平衡伝送線路に電磁結合する一つの不
平衡伝送線路と、前記平衡伝送線路及び前記不平衡伝送
線路の少なくともいずれか一方の伝送線路に対向してい
るシールド用電極と、一対のバイアス用コンデンサパタ
ーンと、複数の誘電体層とを少なくとも積み重ねて構成
した積層体と、(l)前記積層体の表面に設けられ、前
記平衡伝送線路及び前記一対のバイアス用コンデンサパ
ターンの一方のコンデンサパターンに電気的に接続され
た共通バイアス端子と、(m)前記積層体の表面に設け
られ、前記シールド用電極及び他方のコンデンサパター
ンに電気的に接続されたシールド用端子とを備え、
(n)前記共通バイアス端子とシールド用端子が電気的
に独立していること、を特徴とする。
イアス電圧を印加すると、バイアス用コンデンサを介し
て平衡伝送線路のみにバイアス電圧が印加され、平衡信
号を安定して増幅させることができる。
トランスの実施の形態について添付の図面を参照して説
明する。各実施形態において、同一部品及び同一部分に
は同じ符号を付した。
ように、積層型バラントランス21は、引出し電極2
3,26,29をそれぞれ表面に設けた誘電体シート2
2b,22e,22iと、1/4波長に相当する電気長
を有している線路部24,25,27,28をそれぞれ
表面に設けた誘電体シート22c,22d,22g,2
2hと、シールド用電極30,31,32をそれぞれ表
面に設けた誘電体シート22a,22f,22j等で構
成されている。誘電体シート22a〜22j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。第1実施形態では、誘電体シート22a〜
22jの材料として、誘電体セラミック粉末を結合剤等
と共に混練した後、シート状にしたものを用いた。各誘
電体シート22a〜22jのシート厚は所定の寸法に設
定されている。
ート22bの手前側の辺の中央に露出し、他方の端部2
3bがシート22bの中央部に位置している。線路部2
4は渦巻状の形状をしており、一方の端部24aがシー
ト22cの奥側の辺の中央に露出し、他方の端部24b
がシート22cの中央部に位置している。線路部24の
端部24bは、シート22bに設けたビアホール35を
介して、引出し電極23の端部23bに電気的に接続さ
れる。
方の端部25aがシート22dの奥側の辺の左側に露出
し、他方の端部25bがシート22dの中央部に位置し
ている。引出し電極26は、一方の端部26aがシート
22eの手前側の辺の左側に露出し、他方の端部26b
がシート22eの中央部に位置している。引出し電極2
6の端部26bは、シート22dに設けたビアホール3
5を介して、線路部25の端部25bに電気的に接続さ
れる。
方の端部27aがシート22gの奥側の辺の中央に位置
し、他方の端部27bがシート22gの中央部に位置し
ている。
方の端部28aがシート22hの奥側の辺の右側に露出
し、他方の端部28bがシート22hの中央部に位置し
ている。引出し電極29は、一方の端部29aがシート
22iの手前側の辺の左側に露出し、他方の端部29b
がシート22iの中央部に位置している。引出し電極2
9の端部29bは、シート22hに設けたビアホール3
5を介して、線路部28の端部28bに電気的に接続さ
れる。
ート22a,22f,22jの略全面に設けられ、その
引出し部30a〜32aはシート22a,22f,22
jの手前側の辺の右側に露出している。これらのシール
ド用電極30〜32はバラントランス21の特性を考慮
して、線路部24,25,27,28から所定の距離だ
け離れた位置に配置されることが好ましい。引出し電極
23,26,29、線路部24,25,27,28及び
シールド用電極30〜32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,A
g,Pd,Cu等の材料からなる。
一体的に焼成されることにより、図2に示すように積層
体40とされる。積層体40の手前側の側面には、グラ
ンド用端子G1、不平衡信号端子41及びシールド用端
子G2が形成されている。積層体40の奥側の側面に
は、平衡信号端子42a,42b及び中継端子43が形
成されている。端子41〜43,G1,G2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。
部23aに電気的に接続し、平衡信号端子42aは線路
部25の端部25aに電気的に接続し、平衡信号端子4
2bは線路部28の端部28aに電気的に接続し、中継
端子43は線路部24,27の端部24a,27aに電
気的に接続している。グランド用端子G1は引出し電極
26,29の端部26a,29aに電気的に接続し、シ
ールド用端子G2はシールド用電極30〜32の引出し
部30a〜32aに電気的に接続している。図3は積層
型バラントランス21の電気等価回路図である。
おいて、線路部24,25はシールド用電極30,31
の間に配置され、ストリップライン構造をしている。線
路部27,28も、シールド用電極31,32の間に配
置され、ストリップライン構造をしている。そして、線
路部24と27は、中継端子43を介して直列に接続さ
れ、不平衡伝送線路38を構成している。線路部25と
28は、それぞれ平衡伝送線路39,39を構成してい
る。線路部24と25並びに線路部27と28は、それ
ぞれシート22c,22gを挟んで対向するように形成
されている。従って、線路部24の渦巻状パターンと線
路部25の渦巻状パターンとは平面視で略重なってお
り、対向している部分で電磁結合(ライン結合)して結
合器を構成する。同様に、線路部27の渦巻状パターン
と線路部28の渦巻状パターンとは平面視で略重なって
おり、対向している部分で電磁結合(ライン結合)して
結合器を構成する。なお、不平衡伝送線路38の一端
(具体的には線路部27の端部27a)は開放端となっ
ているが、接地端としてもよい。
場合、誘電体シート22c,22gの厚みや線路部2
4,25,27,28のライン幅を変えることにより、
線路部24と25の間の電磁結合、あるいは、線路部2
7と28の間の電磁結合を調整する。
接続されたグランド用端子G1は、シールド用端子G2
から電気的に独立しているので、グランド端子として使
用するだけでなく、バイアス端子等としても使用するこ
とができる。例えば、携帯電話などの移動体通信機にバ
ラントランス21を組み込み、従来はグランドに接続し
ていたグランド用端子G1にバイアス電圧を印加して、
平衡伝送線路39,39を伝搬する平衡信号を増幅させ
ることができる。図4は、移動体通信機に組み込まれた
バラントランス21の要部電気回路図である。バラント
ランス21はフィルタ回路と低ノイズ増幅器Ampとの
間に接続されている。フィルタ回路から入力された不平
衡信号S1はバラントランス21によって平衡信号S2
に変換され、この平衡信号S2は平衡信号端子42a,
42bから低ノイズ増幅器Ampに出力される。
端子G1には、バイアス電圧が印加される。これによ
り、バイアス電圧は、平衡伝送線路39,39を介して
低ノイズ増幅器Ampの電源電圧として低ノイズ増幅器
Ampに印加される。この結果、電気回路が簡素にな
り、移動体通信機の小型化が可能となる。
ルド用電極30が形成されているのでシールド効果を有
する。なお、シールド用電極30が上面に露出している
が、このシールド用電極30を他の誘電体シートで一体
的に覆うようにしてもよいことは言うまでもない。
平衡信号変換器として用いた場合を、図3を参照して説
明する。不平衡信号端子41に不平衡信号S1が入力さ
れると、不平衡信号S1は不平衡伝送線路38(引出し
電極23−線路部24−中継端子43−線路部27)を
伝搬する。そして、線路部24においては線路部25と
電磁結合し、線路部27においては線路部28と電磁結
合することによって、不平衡信号S1は平衡信号S2に
変換され、この平衡信号S2は平衡信号端子42a,4
2bから出力される。逆に、平衡信号端子42a,42
bに平衡信号S2が入力されると、平衡信号S2は平衡
伝送線路39,39を伝搬し、不平衡伝送線路38にて
不平衡信号S1に変換された後、不平衡信号端子41か
ら出力される。
実施形態のバラントランス21は、グランド用端子G1
をバイアス端子として使用したとき、特性が劣化する場
合がある。そこで、この特性劣化を防止するため、第2
実施形態のバラントランスは、バイアス用コンデンサを
設けている。
1実施形態のバラントランス21において、誘電体シー
ト22aと22bの間に、バイアス用コンデンサパター
ンを表面に設けた誘電体シートを挿入したものである。
すなわち、図5に示すように、誘電体シート22kは誘
電体シート22aと22bの間に配設され、その表面に
はバイアス用コンデンサパターン33が形成されてい
る。バイアス用コンデンサパターン33の引出し部33
aはシート22kの手前側の辺の左側に露出している。
そして、このバイアス用コンデンサパターン33とシー
ルド用コンデンサパターン30にて、例えば30pF程
度のバイアス用コンデンサCが形成される。つまり、シ
ールド用コンデンサパターン30は、バイアス用コンデ
ンサパターンとしても機能している。コンデンサパター
ン30,33の形状は任意であるが、コンデンサパター
ン30はシールド効果が要求されるため、広面積に設定
することが好ましい。
一体的に焼成されることにより、図2に示すような積層
体とされる。積層体の手前側の側面には、共通バイアス
端子G1、不平衡信号端子41及びシールド用端子G2
が形成される。積層体の奥側の側面には、平衡信号端子
42a,42b及び中継端子43が形成される。図6は
積層型バラントランス51の電気等価回路図である。共
通バイアス端子G1は、バイアス用コンデンサCを介し
て平衡伝送線路39,39のそれぞれの一端に電気的に
接続されている。以上の構成により、バイアス用コンデ
ンサCを内蔵した積層型バラントランス51を得ること
ができる。
型バラントランス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。
線路部24,25,27,28の形状は任意であり、渦
巻状の他に、蛇行状、直線状であってもよい。また、線
路部は、必ずしも1/4波長の長さに設定する必要はな
く、ライン幅も全ての線路部が等しい寸法に設定される
必要もない。
間に配置されたストリップライン構造に限るものではな
く、誘電体基板(裏面にシールド用電極を設けている)
の表面に、線路部が配置された、いわゆるマイクロスト
リップライン構造であってもよい。
スは、線路部24,25からなる結合器と線路部27,
28からなる結合器を、誘電体シート22a〜22kを
積み重ねてなる積層体の上下に配置している。しかし、
これら結合器を誘電体シートの左右に配置してもよいこ
とは言うまでもない。
合器は二つに限る必要はなく、三つ以上であってもよ
い。例えば、一対の平衡電送線路と、この一対の平衡電
送線路に電磁結合する二つの不平衡電送線路とからな
る、いわゆるデュアルバラントランスであってもよい。
あるいは、一つの不平衡電送線路と、この不平衡電送線
路に電磁結合する二対の平衡電送線路とからなるバラン
トランスであってもよい。
電磁結合はライン結合に限るものではなく、コイル結合
であってもよい。また、前記実施形態は、平衡伝送線路
39,39のみにバイアス電圧が印加されている例につ
いて説明したが、不平衡伝送線路38の一端(線路部2
7の端部27a)を接地端にした場合には、不平衡伝送
線路38に電気的に接続するグランド用端子を新たに設
け、該グランド用端子にバイアス電圧を印加してもよ
い。
して説明したが、量産時の場合には複数個分のバラント
ランス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ことができる。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バラントランスを製
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バラントランスが得られる。
よれば、シールド用端子から電気的に独立したグランド
用端子を設けているため、例えば、このグランド用端子
をバイアス端子として使用することもできる。つまり、
平衡伝送線路に接続されたグランド用端子のみにバイア
ス電圧を印加すれば、平衡伝送線路を伝搬する平衡信号
を増幅させることができる。また、バイアス用コンデン
サを内蔵することにより、このバイアス用コンデンサを
介してバイアス電圧を印加することができるので、平衡
信号の増幅を安定して行うことができる。
形態を示す分解斜視図。
図。
図。
するための電気回路図。
形態を示す分解斜視図。
図。
図。
Claims (3)
- 【請求項1】 一対の平衡伝送線路と、前記一対の平衡
伝送線路に電磁結合する一つの不平衡伝送線路と、前記
平衡伝送線路及び前記不平衡伝送線路の少なくともいず
れか一方の伝送線路に対向しているシールド用電極と、
複数の誘電体層とを少なくとも積み重ねて構成した積層
体と、 前記積層体の表面に設けられ、前記平衡伝送線路に電気
的に接続されたグランド用端子と、 前記積層体の表面に設けられ、前記シールド用電極に電
気的に接続されたシールド用端子とを備え、 前記グランド用端子とシールド用端子が電気的に独立し
ていること、 を特徴とする積層型バラントランス。 - 【請求項2】 一対の平衡伝送線路と、 前記一対の平衡伝送線路に電磁結合する一つの不平衡伝
送線路と、 前記不平衡伝送線路の一端に電気的に接続された不平衡
信号端子と、 前記一対の平衡伝送線路の一端に電気的にそれぞれ接続
された二つの平衡信号端子と、 前記一対の平衡伝送線路のそれぞれの他端に電気的に接
続された一つの共通バイアス端子と、 前記共通バイアス端子とグランドとの間に電気的に接続
されたバイアス用コンデンサと、 を備えたことを特徴とする積層型バラントランス。 - 【請求項3】 一対の平衡伝送線路と、前記一対の平衡
伝送線路に電磁結合する一つの不平衡伝送線路と、前記
平衡伝送線路及び前記不平衡伝送線路の少なくともいず
れか一方の伝送線路に対向しているシールド用電極と、
一対のバイアス用コンデンサパターンと、複数の誘電体
層とを少なくとも積み重ねて構成した積層体と、 前記積層体の表面に設けられ、前記平衡伝送線路及び前
記一対のバイアス用コンデンサパターンの一方のコンデ
ンサパターンに電気的に接続された共通バイアス端子
と、 前記積層体の表面に設けられ、前記シールド用電極及び
他方のコンデンサパターンに電気的に接続されたシール
ド用端子とを備え、 前記共通バイアス端子とシールド用端子が電気的に独立
していること、 を特徴とする積層型バラントランス。
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