JP3414327B2 - 積層型バルントランス - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、積層型バルントラ
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ルン
トランスに関する。 【０００２】 【従来の技術】バルントランスとは、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、バルンとはバランス−アンバラ
ンスの略称である。平衡伝送線路は、対をなす二つの信
号線路を備え、信号（平衡信号）が二つの信号線路間の
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つの信号線路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）に対する一本の伝送線路の電位と
して伝搬するものをいい、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、高周波回路における伝送線路の平衡
−不平衡変換器として、フェライト等の磁性体コアに巻
線をバイファイラ巻した構造のバルントランスが用いら
れていた。しかしながら、この構造のバルントランス
は、例えばＵＨＦ帯以上の高周波帯域では変換損失が大
きく、また、小型化にも限界があった。 【０００４】このような周波数帯域に対しては、図６に
示した同軸構造のバルントランス５１が用いられてい
た。このバルントランス５１は、中心電極５５を有し、
中心電極５５の一端には、入出力端子５２ａが接続され
ている。中心電極５５の他端は開放されている。中心電
極５５の周囲には、２つの内部電極５６ａ，５６ｂが中
心電極５５と電磁結合するように設けられている。２つ
の内部電極５６ａ，５６ｂの対向する内側の端部は、引
出線５７ａ，５７ｂを介して、他の２つの入出力端子５
２ｂ，５２ｃにそれぞれ接続されている。さらに、２つ
の内部電極５６ａ，５６ｂの周囲には、誘電体を挟ん
で、グランド電極５８が設けられている。グランド電極
５８の両端は、内部電極５６ａ，５６ｂの外側の端部に
接続されている。 【０００５】また、これとは別に、図７に示す積層型バ
ルントランス６０も提案されている。このバルントラン
ス６０は、引出し電極６２を表面に設けた誘電体層６１
ｂと、１／２波長ストリップライン６３を表面に設けた
誘電体層６１ｃと、１／４波長ストリップライン６４，
６５を表面に設けた誘電体層６１ｄと、グランド電極６
６，６７をそれぞれ表面に設けた誘電体層６１ａ，６１
ｅ等で構成されている。ストリップライン６４，６５
は、それぞれストリップライン６３の左側部６３ａ，右
側部６３ｂと電磁結合している。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
バルントランス５１にあっては、同軸構造を有している
ため小型化が困難であり、例えば移動無線機等のように
小型のバルントランスが要求される機器には不適当なも
のであった。 【０００７】また、後者のバルントランス６０にあって
は、同軸構造のバルントランス５１と比較して確かに小
型化されているが、同一誘電体層６１ｃ上に１／２波長
ストリップライン６３を引き回しているので、このバル
ントランス６０をプリント基板等に実装した場合、プリ
ント基板上に占める面積が大きいという問題があった。 【０００８】また、バルントランス６０の電気的特性を
調整する場合、誘電体層の層厚やストリップラインのラ
イン幅を変えてストリップライン間の電磁結合を調整す
る。しかし、例えばストリップライン６４−ストリップ
ライン６３の左側部６３ａ間の電磁結合を、ストリップ
ライン６５−ストリップライン６３の右側部６３ｂ間の
電磁結合に対して独立して調整するには、ストリップラ
イン６４あるいはストリップライン６３の左側部６３ａ
のライン幅を変えて調整するしかなかった。なぜなら、
ストリップライン６４，６５とストリップライン６３に
挟まれた誘電体層６１ｃの厚さを変えると、ストリップ
ライン６５−ストリップライン６３の右側部６３ｂ間の
電磁結合にも影響を及ぼすからである。このライン幅に
よる調整だけではわずかな調整しか行なうことができ
ず、ストリップライン間の電磁結合の調整は容易でなか
った。 【０００９】そこで、本発明の目的は、ストリップライ
ン間の電磁結合を容易に調整することができ、かつ、小
型化を図ることができる積層型バルントランスを提供す
ることにある。 【００１０】 【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
め、本発明に係る積層型バルントランスは、誘電体層を
介して電磁結合しかつ電磁結合している部分で対向して
いる一組の第１及び第２のストリップラインと、誘電体
層を介して電磁結合しかつ電磁結合している部分で対向
している一組の第３及び第４のストリップラインとを少
なくとも有し、この二組のストリップラインが誘電体層
を介して積み重ねられると共に、前記二組のストリップ
ラインの間、前記二組のストリップラインの上側及び前
記二組のストリップラインの下側の少なくともいずれか
の位置に、前記ストリップラインと対向するグランド電
極が誘電体層を介して積み重ねられ、前記第１のストリ
ップラインの一端と前記第４のストリップラインの一端
が電気的に接続され、前記第１のストリップラインの他
端が入出力外部電極に電気的に接続され、前記第４のス
トリップラインの他端が開放され、前記第２のストリッ
プラインの一端が入出力外部電極に電気的に接続される
と共に他端が前記グランド電極に電気的に接続され、前
記第３のストリップラインの一端が入出力外部電極に電
気的に接続されると共に他端が前記グランド電極に電気
的に接続されている。 【００１１】 【作用】以上の構成により、各ストリップラインが同一
誘電体層上に並置されることなく、誘電体層を介して積
み重ねられることになり、狭面積のバルントランスとな
る。さらに、電磁結合する一対のストリップライン間に
挟まれた誘電体層の厚さも、他の一対のストリップライ
ン間に挟まれた誘電体層とは独立して調整される。 【００１２】 【発明の実施の形態】以下、本発明に係る積層型バルン
トランスの実施形態について添付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。 【００１３】［第１実施形態、図１〜図３］図１に示す
ように、積層型バルントランスは、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２
ｃ，２ｄ，２ｆ，２ｇと、グランド電極１２，１３，１
４をそれぞれ表面に設けた誘電体シート２ａ，２ｅ，２
ｈ等で構成されている。 【００１４】誘電体シート２ａ〜２ｈ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２ａ〜２ｈ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
したものをシート状にしたものを用いた。 【００１５】引出し電極３は、一方の端部３ａがシート
２ｂの奥側の辺の中央部右寄りの位置に露出し、他方の
端部３ｂがシート２ｂの中央部に位置している。１／４
波長ストリップライン４は渦巻状の形状をしており、一
方の端部４ａがシート２ｃの手前側の辺の右側に露出
し、他方の端部４ｂがシート２ｃの中央部に位置してい
る。ストリップライン４の他方の端部４ｂは、シート２
ｂに設けたビアホール２０ａを介して、引出し電極３の
他方の端部３ｂに電気的に接続される。１／４波長スト
リップライン５は渦巻状の形状をしており、一方の端部
５ａがシート２ｄの手前側の辺の中央部右よりに露出
し、他方の端部５ｂがシート２ｄの中央部に位置してい
る。このストリップライン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。 【００１６】１／４波長ストリップライン８は渦巻状の
形状をしており、一方の端部８ａがシート２ｆの手前側
の辺の中央部左寄りに露出し、他方の端部８ｂがシート
２ｆの中央部に位置している。１／４波長のストリップ
ライン９は渦巻状の形状をしており、一方の端部９ａが
シート２ｇの手前側の辺の右側に露出し、他方の端部９
ｂはシート２ｇの中央部に位置して開放されている。こ
のストリップライン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。 【００１７】グランド電極１２はシート２ａの略全面に
設けられ、その引出し部１２ａはシート２ａの手前側の
辺の左側に露出し、引出し部１２ｂ，１２ｃはそれぞれ
シート２ａの奥側の辺の左側及び右側に露出している。
グランド電極１３はシート２ｅの略全面に設けられ、そ
の引出し部１３ａはシート２ｅの手前側の辺の左側に露
出し、引出し部１３ｂ，１３ｃはそれぞれシート２ｅの
奥側の辺の左側及び右側に露出している。グランド電極
１３は、シート２ｄに設けたビアホール２０ｂを介して
ストリップライン５の端部５ｂに電気的に接続され、か
つ、シート２ｅに設けたビアホール２０ｃを介してスト
リップライン８の端部８ｂに電気的に接続される。グラ
ンド電極１４はシート２ｈの略全面に設けられ、その引
出し部１４ａはシート２ｈの手前側の辺の左側に露出
し、引出し部１４ｂ，１４ｃはそれぞれシート２ｈの奥
側の辺の左側及び右側に露出している。 【００１８】これらのグランド電極１２〜１４はバルン
トランス１の特性を考慮して、ストリップライン４，
５，８，９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３、ストリップライン４，
５，８，９及びグランド電極１２〜１４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。 【００１９】各シート２ａ〜２ｈは積み重ねられ、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２
０とされる。積層体２０の手前側の側面には外部電極２
５，２６，２７，２８が形成され、奥側の側面には外部
電極２９，３０，３１，３２が形成されている。外部電
極２５〜３２はスパッタリング法、蒸着法、印刷法等の
方法によって形成され、Ａｇ−Ｐｄ，Ａｇ，Ｐｄ，Ｃｕ
等の材料からなる。 【００２０】グランド用外部電極２５はグランド電極１
２〜１４の引出し部１２ａ〜１４ａに電気的に接続さ
れ、入出力用外部電極２６はストリップライン８の端部
８ａに電気的に接続され、入出力用外部電極２７はスト
リップライン５の端部５ａに電気的に接続され、中継用
外部電極２８はストリップライン４，９の端部４ａ，９
ａに電気的に接続され、グランド用外部電極２９はグラ
ンド電極１２〜１４の引出し部１２ｂ〜１４ｂに電気的
に接続され、入出力用外部電極３１は引出し電極３の端
部３ａに電気的に接続され、グランド用外部電極３２は
グランド電極１２〜１４の引出し部１２ｃ〜１４ｃに電
気的に接続されている。図３はバルントランス１の電気
等価回路図である。 【００２１】以上の構成からなるバルントランス１は、
各ストリップライン４，５，８，９の長さを、適用中心
周波数の波長の１／４に設定しているので、大きな面積
の誘電体シートを必要としない。この結果、このバルン
トランス１は、小型化を実現することができる。具体的
には、バルントランス１は、図７に示した従来の積層型
バルントランス６０と比較して、プリント基板等に占め
る面積を約１／２に抑えることができる。 【００２２】また、バルントランス１の電気的特性を調
整する場合、誘電体シート２ｃ，２ｆの厚みやストリッ
プライン４，５，８，９のライン幅を変えることによ
り、ストリップライン４と５の間の電磁結合、あるいは
ストリップライン８と９の間の電磁結合を調整する。特
に、各ストリップライン４，５，８，９は同一誘電体シ
ート上に設けられておらず、ストリップライン４と５は
誘電体シート２ｃを介して電磁結合しており、ストリッ
プライン８と９は誘電体シート２ｆを介して電磁結合し
ている。従って、誘電体シート２ｃ，２ｆの厚みをそれ
ぞれ個別に変えることにより、例えばストリップライン
４と５の間の電磁結合を、ストリップライン８と９の間
の電磁結合とは独立して調整することができる。この結
果、ストリップライン間の電磁結合を容易に調整するこ
とができるバルントランス１が得られる。 【００２３】また、バルントランス１は、上面にグラン
ド電極１２が形成されているのでシールド効果を有す
る。なお、グランド電極１２が上面に露出しているが、
このグランド電極１２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。 【００２４】さらに、このバルントランス１を平衡−不
平衡信号変換器として用いた場合を説明する。不平衡伝
送線路の不平衡信号および平衡伝送線路の平衡信号を相
互に変換するためには、外部電極３１に不平衡伝送線路
が接続され、外部電極２６，２７に平衡伝送線路がそれ
ぞれ接続される。そして、不平衡伝送線路を伝搬してき
た不平衡信号は、外部電極３１−引出し電極３−ストリ
ップライン４−外部電極２８−ストリップライン９と伝
搬する。そして、ストリップライン４においてはストリ
ップライン５と電磁結合し、ストリップライン９におい
てはストリップライン８と電磁結合することによって、
不平衡信号は平衡信号に変換され、この平衡信号は外部
電極２６，２７を介して平衡伝送線路の二つの信号線路
間に取り出される。一方、平衡伝送線路の二つの信号線
路間の平衡信号は、外部電極２６，２７を介してバルン
トランス１に入り、前述の作用を逆に行うことにより、
平衡信号は不平衡信号に変換され、この不平衡信号は外
部電極３１を介して不平衡伝送路に取り出される。 【００２５】［第２実施形態、図４及び図５］第２実施
形態のバルントランスは、第１実施形態のバルントラン
ス１において、二つのストリップライン４と９を電気的
に接続するために、外部電極の替わりにビアホールを利
用したものと同様のものである。 【００２６】誘電体シート２ｃの表面に設けた１／４波
長ストリップライン３６は渦巻状の形状をしており、一
方の端部３６ａはシート２ｃの手前側の辺の右側に位置
し、他方の端部３６ｂがシート２ｃの中央部に位置して
いる。誘電体シート２ｇの表面に設けた１／４波長スト
リップライン３９は渦巻状の形状をしており、一方の端
部３９ａはシート２ｇの手前側の辺の右側に位置し、他
方の端部３９ｂがシート２ｇの中央部に位置している。 【００２７】誘電体シート２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆには
それぞれビアホール４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄが
設けられており、ストリップライン３６の端部３６ａと
ストリップライン３９の端部３９ａがこれらのビアホー
ル４１ａ〜４１ｄを介して電気的に接続される。 【００２８】そして、グランド電極１２，１３，１４
は、引出し部１２ａ〜１４ｃに加え、更に引出し部１２
ｄ，１３ｄ，１４ｄをシート２ａ，２ｅ，２ｈの手前側
の辺の右側にそれぞれ露出するように設けている。 【００２９】各シート２ａ〜２ｈは積み重ねられ、一体
的に焼成されることにより、図５に示すように積層体４
２とされる。積層体４２の手前側の側面には外部電極４
３，４４，４５，４６が形成され、奥側の側面には外部
電極４７，４８，４９，５０が形成されている。 【００３０】グランド用外部電極４３はグランド電極１
２〜１４の引出し部１２ａ〜１４ａに電気的に接続さ
れ、入出力用外部電極４４はストリップライン８の端部
８ａに電気的に接続され、入出力用外部電極４５はスト
リップライン５の端部５ａに電気的に接続され、グラン
ド用外部電極４６はグランド電極１２〜１４の引出し部
１２ｄ〜１４ｄに電気的に接続され、グランド用外部電
極４７はグランド電極１２〜１４の引出し部１２ｂ〜１
４ｂに電気的に接続され、入出力用外部電極４９は引出
し電極３の端部３ａに電気的に接続され、グランド用外
部電極５０はグランド電極１２〜１４の引出し部１２ｃ
〜１４ｃに電気的に接続されている。以上の構成からな
るバルントランス３５は前記第１実施形態のバルントラ
ンス１と同様の作用効果を奏する。 【００３１】［他の実施形態］なお、本発明に係る積層
型バル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。 【００３２】ストリップラインの形状は任意であり、渦
巻状の他に、蛇行状であってもよい。また、ストリップ
ラインは、必ずしも１／４波長の長さに設定する必要は
なく、ライン幅も全てのストリップラインが等しい寸法
に設定される必要もない。 【００３３】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バルント
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。 【００３４】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
よってバル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ルント
ランスが得られる。 【００３５】 【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、誘電体層を介して電磁結合しかつ電磁結合して
いる部分で対向している一対のストリップラインを少な
くとも二組有し、この二組のストリップラインが誘電体
層を介して積み重ねられているので、各ストリップライ
ンが同一誘電体層上に並置されることなく、誘電体層を
介して積層されることになり、狭面積のバルントランス
となる。さらに、電磁結合する一対のストリップ間に挟
まれた誘電体層の厚さを他の一対のストリップライン間
に挟まれた誘電体層とは独立して調整することができ、
ストリップライン間の電磁結合を容易に調整することが
できる積層型バルントランスを得ることができる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明に係る積層型バルントランスの第１実施
形態を示す分解斜視図。 【図２】図１に示したバルントランスの外観を示す斜視
図。 【図３】図２に示したバルントランスの電気等価回路
図。 【図４】本発明に係る積層型バルントランスの第２実施
形態を示す分解斜視図。 【図５】図４に示したバルントランスの外観を示す斜視
図。 【図６】従来のバルントランスを示す一部切欠き斜視
図。 【図７】従来の別のバルントランスを示す分解斜視図。 【符号の説明】 １…積層型バルントランス ２ａ〜２ｈ…誘電体シート ４，５，８，９…ストリップライン ２０…積層体 ２８…中継用外部電極 ３５…積層型バルントランス ３６，３９…ストリップライン ４１ａ〜４１ｄ…ビアホール ４２…積層体

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 誘電体層を介して電磁結合しかつ電磁結
   合している部分で対向している一組の第１及び第２のス
   トリップラインと、誘電体層を介して電磁結合しかつ電
   磁結合している部分で対向している一組の第３及び第４
   のストリップラインとを少なくとも有し、この二組のス
   トリップラインが誘電体層を介して積み重ねられると共
   に、前記二組のストリップラインの間、前記二組のスト
   リップラインの上側及び前記二組のストリップラインの
   下側の少なくともいずれかの位置に、前記ストリップラ
   インと対向するグランド電極が誘電体層を介して積み重
   ねられ、前記第１のストリップラインの一端と前記第４
   のストリップラインの一端が電気的に接続され、前記第
   １のストリップラインの他端が入出力外部電極に電気的
   に接続され、前記第４のストリップラインの他端が開放
   され、前記第２のストリップラインの一端が入出力外部
   電極に電気的に接続されると共に他端が前記グランド電
   極に電気的に接続され、前記第３のストリップラインの
   一端が入出力外部電極に電気的に接続されると共に他端
   が前記グランド電極に電気的に接続されていることを特
   徴とする積層型バルントランス。