JP3679059B2

JP3679059B2 - Balun transformer

Info

Publication number: JP3679059B2
Application number: JP2002010610A
Authority: JP
Inventors: 雄二丸山; 豊牧野; 貴文野木
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2001-07-31
Filing date: 2002-01-18
Publication date: 2005-08-03
Anticipated expiration: 2022-01-18
Also published as: JP2003115708A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はバラントランスに関し、特にたとえばＵＨＦ帯以上の高周波回路における伝送線路のインピーダンスを変換するためのインピーダンス変換器や平衡伝送線路の信号及び不平衡伝送線路の信号を相互に変換するための信号変換器、位相変換器などに用いる積層型バラントランスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のバラントランス１００の構造を図７に示す。従来のバラントランス１００は特開平１０−１６３７１５公報に記載されているように、３本のλ／４の分布定数線路１０１、１０２、１０３が順次互いに平行に並べて隣接する分布定数線路１０１、１０２、１０３同士が電磁界結合可能に配置されていた。その接続としては、分布定数線路１０１の一端が入力端子２００に接続され、分布定数線路１０１、１０２の一端が接続され、分布定数線路１０２の他端と分布定数線路１０３の一端を接地し、分布定数線路１０１の他端を信号出力端子２０１と接続し、分布定数線路１０３の他端を信号出力端子２０２と接続してなる。
【０００３】
そして、上述の構成により入力端子２００から信号が入力されると、一部が分布定数線路１０１と分布定数線路１０２との電磁界結合により信号出力端子２０１から出力されるとともに、一部は分布定数線路１０２と分布定数線路１０３との電磁界結合により信号出力端子２０２から信号が出力され、この時の信号出力端子２０１、２０２から出力される信号の位相は、互いに１８０度ずれたものになる。このようにして、信号のレベルが略等しく位相が１８０度ずれた２つの信号に分けられるものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のバラントランス１００において、分布定数線路１０１と分布定数線路１０３に電磁界結合するのが分布定数線路１０２で共通となっており、設計においても、ストリップライン間で一方の電磁界結合状態を決定しても同じような他方の電磁界結合状態を得るように設計するのは難しかった。
【０００５】
しかも、バラントランスの本来の特性である信号出力端子２０１および２０２から出力されるAmplitude Balance（出力レベルの差）が０に近くなるように設計するのも困難であった。即ち、図５（ａ）に信号出力端子２０１、２０２の２つ出力信号のレベル差を示すが、例えば、２．２〜２．６GHｚの周波数帯において使用する場合、周波数帯が２．１GHｚでは２つ出力信号のレベル差が１．２ｄBと大きな信号レベル差があり、２．５GHzでは０．８ｄBと略レベルが等しい出力信号が得られるといったように周波数のバラツキがあり、バラントランスを製造する製造バラツキによって２つ出力信号のレベル差が異なりすぎるというバラントランスの特性の問題点を有していた。
【０００６】
また、近年、開発されているバラントランスは、バラントランス単独のチップ部品として利用されるものではなく、フィルタ等と合わせたモジュール製品として利用されるために、近年の電子機器の小型化要求に伴い、モジュール製品も小型化する必要があり、上述のようなバラントランスの特性を維持しつつ、小型、薄型化できる構造が望まれていた。
【０００７】
本発明は上述の問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的は、ストリップライン間の結合レベルの調整を容易にするとともに、何れの周波数でも２つ出力信号のレベル差を小さくでき、かつ、一定の出力レベル差を得ることができ、薄型化で信頼性の高いバラントランスを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するために本発明は、第１〜第４の分布定数線路を有し、前記第１の分布定数線路の一端を信号入力端子とし、前記第１〜第３の分布定数線路の一端を互いに接続し、前記第２、第３の分布定数線路の他端と前記第４の分布定数線路の一端をともに接地し、前記第１の分布定数線路の他端を第１の信号出力端子とし、前記第４の分布定数線路の他端を第２の信号出力端子としてなり、
前記第１の分布定数線路と第２の分布定数線路とが電磁界結合可能に互いに対向し、かつ前記第３の分布定数線路と第４の分布定数線路とが電磁界結合可能に互いに対向して配設されていることを特徴とするバラントランスを提供する。
【０００９】
また、誘電体層が複数積層された積層体を形成し、前記誘電体層間に前記第１の分布定数線路と第４の分布定数線路とを配置し、かつ、当該誘電体層間とは異なる誘電体層間に前記第２の分布定数線路と第３の分布定数線路とを配置していることを特徴とする請求項１記載のバラントランスを提供する。
【作用】
従来、入力端子に接続した分布定数線路は第１の出力端子に接続した分布定数線路と第２の出力端子に接続した分布定数線路とが共通の１本の分布定数線路に電磁界結合可能に配置していた。これに対して本発明では、入力端子に接続した分布定数線路を、２本の第２、第３の分布定数線路に増加して、第１の出力信号端子に接続する第１の分布定数線路は第２の分布定数線路に互いに電磁界結合可能に、また、第２の出力信号端に接続する第４の分布定数線路は第３の分布定数線路に互いに電磁界結合可能に配置している。
【００１０】
従って、各第１、第２の分布定数線路間の電磁界結合と第３、第４の分布定数線路間での電磁界結合の調整が容易にできる。また、何れの周波数でも２つ出力信号のレベル差を小さくでき、かつ、一定の出力レベルを得ることができるものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面により説明する。
図１はこの発明のバラントランスの構成を示す等価回路図である。
【００１２】
本発明のバラントランスは、分布定数線路１〜４を平行に配置してなる。
分布定数線路１〜４は、図１に示すように分布定数線路１の一端を信号入力端子ＩＮとしている。また、分布定数線路１〜３の一端が互いに接続されている。また、分布定数線路２、３の他端と分布定数線路４の一端をともに接地している。さらに、分布定数線路１の他端を信号出力端子ＯＵＴ１とし、分布定数線路４の他端を信号出力端子ＯＵＴ２としている。
【００１３】
そして、分布定数線路１と分布定数線路２は互いに電磁界結合Ｍ１がされるように対向して配設されている。その電磁界結合部分は互いにλ／４の長さに設定されている。一方、分布定数線路３と分布定数線路４とが互いに電磁界結合Ｍ２がされるように対向して配設されており、その電磁界結合部分が互いにλ／４の長さに設定されている。
【００１４】
このバラントランスでは、信号入力端子ＩＮから信号が入力されると、一部は分布定数線路１、２が互いに電磁界結合Ｍ１され信号出力端子ＯＵＴ１から所定の信号が出力される。また、一部は分布定数線路３、４が互いに電磁界結合Ｍ２され信号出力端子ＯＵＴ２から所定の信号が出力される。このとき、信号出力端子ＯＵＴ１、２から出力される信号のレベルが等しくなるように、分布定数線路１、２の幅、間隔等と分布定数線路３、４の幅、間隔等を適宜設定する。そして、この信号出力端子ＯＵＴ１、２から出力される信号の位相は、互いに１８０度ずれたものになる。このようにして、信号のレベルが等しく位相が１８０度ずれた２つの信号に分けられることになる。
【００１５】
次に本発明のバラントランスを積層型の誘電体層内に形成した場合について説明する。図２は積層型のバラントランス１０が用いられるチップ型電子部品の全体構造を示す斜視図、図３はその分解斜視図である。
【００１６】
バラントランス１０は、主に、積層体１１と、積層体１１の側面の厚み方向に向けて形成した端子電極１５ａ〜１５ｆと、積層体１１の内部に形成した分布定数線路であるストリップライン３１〜３４とからなる。
【００１７】
積層体１は誘電体層１２ａ〜１２ｇを順次積層してなる。その材質としては、誘電体セラミック材料と低温焼成化を可能とする酸化物や低融点ガラス材料とから構成されている。具体的には、誘電体セラミック材料とは、例えば、ＢａＯ−ＴｉＯ₂系、Ｃａ−ＴｉＯ₂系、ＭｇＯ−ＴｉＯ₂系等があり、低温焼成化するための酸化物としては、ＢｉＶＯ₄、ＣｕＯ、Ｌｉ₂Ｏ、Ｂ₂Ｏ₃等がある。
【００１８】
次に誘電体層１２ａ〜１２ｇの各層間の内部構造を具体的に説明する。
一番上に積層される誘電体層１２ａの一方主面には、略全面にアース電極４０が形成され、ビアホール導体５０と接続されている。また、アース電極４０から誘電体基板１２aの全端面に向かって、４つの引出電極４１、４２、４３、４４が形成され、各端子電極１５ａ、１５ｃ、１５ｅ、１５ｇに接続されている。
【００１９】
誘電体層１２ａ、１２ｂの層間には、渦巻状に形成されたストリップライン３１が配置されている。ストリップライン３１においては、その外側端部は誘電体層１２bの端面側に形成した引出電極３６が形成されて、信号出力端子（ＯＵＴ２）となる端子電極１５ｂに接続される。なお、ストリップライン３１の中心側端部はビアホール導体５０を介し誘電体層１２a上に形成したアース電極４０に接続されている。
【００２０】
誘電体層１２ｂ、１２ｃの層間には、渦巻状に形成されたストリップライン３２が配置されている。なお、ストリップライン３２の中心側端部はビアホール導体５１を介し後述する誘電体層１２ｄ上に形成した入力電極線路３５に接続されている。また、ストリップライン３２の外側端部は誘電体層１２ｃの端面側に向かって、引出電極３７が形成され、アース電位となる端子電極１５ｃに接続されている。
【００２１】
誘電体層１２ｃ、１２ｄの層間には、Ｌ字状に形成された入力電極線路３５が配置され、その先端側がビアホール導体５１を介しストリップライン３２の中心側端部と接続されている。なお、誘電体層１２ｄ上に形成した入力電極線路３５は後述するビアホール導体５１、５３を介し後述するストリップライン３３、３４の各中心側端部と接続されている。
【００２２】
誘電体層１２ｄ、１２ｅの層間には、渦巻状に形成されたストリップライン３３が配置されている。ストリップライン３３の中心側端部は前述したビアホール導体５１を介し入力電極線路３５に接続されている。また、ストリップライン３３の外側端部は誘電体層１２ｄの端面側に向かって、引出電極３８が形成され、アース電位となる端子電極１５ｃに接続されている。
【００２３】
誘電体層１２ｅ、１２ｆの層間には、渦巻状に形成されたストリップライン３４が配置されている。ストリップライン３４の外側端部は誘電体層１２ｆの端面側に向かって引出電極３９が形成され、信号出力端子（ＯＵＴ１）となる端子電極１５ｈに接続される。
【００２４】
さらに誘電体層１２ｆと最下部の誘電体基板１２ｇの層間には、略全面にアース電極４５が形成されている。なお、アース電極４５からは誘電体基板１２ｇの全端面に向かって、４つの引出電極４６、４７、４８、４９が形成され、アース電位となる各端子電極１５ａ、１５ｃ、１５ｅ、１５ｇに夫々接続されている。
【００２５】
ここで４本のストリップライン３１、３２、３３、３４は略λ／４の長さに設定されており、各ストリップライン３１〜３４の夫々電磁界結合する部分を略λ／４となるように設定している。
アース電極４０、４５、引出電極４１〜４４、４６〜４９、ストリップライン３１〜３４、ビアホール導体５０、５１は導電性ペーストを各誘電体層１２ａ〜１２ｇに印刷して形成されるが、導電性ペーストの材質としては、Ａｇ、Ｃｕなどを主成分とする導体材料（Ａｇ単体もしくはＡｇ−Ｐｄ、Ａｇ−ＰｔなどのＡｇ合金、又はＣｕ単体もしくはＣｕ合金）が用いられる。
【００２６】
本発明のバラントランス１０によれば、従来、入力端子となる端子電極１５ｄに接続されたストリップラインが１本であったのを、互いに異なる誘電体層に形成したストリップライン３２とストリップライン３３の２つに増加させている。そして、ストリップライン３２と端子電極１５ｂ（ＯＵＴ２）に接続するストリップライン３１とが電磁界結合Ｍ１し、また、ストリップライン３３と端子電極１５ｈ（ＯＵＴ１）に接続するストリップライン３４とが電磁界結合Ｍ２するように配置している。従って、各ストリップライン３１，３２間とストリップライン３３、３４間で電磁界結合の調整が容易にでき、何れの周波数でも２つ出力信号のレベル差を小さくできる。また、一定の出力レベル差を得ることができるものである。
【００２７】
また、ストリップライン３１，３２とその下側に形成したストリップライン３３，３４とは誘電体層１２ｄを介して形成されている。即ち、電磁結合による信号出力を形成するストリップライン３１，３２とストリップライン３３，３４の互いの距離が誘電体層１２ｄを介在させて遠くなるように形成し、ストリップライン３１，３２からストリップライン３３，３４への相互干渉を抑えることができる。また、ストリップライン３１，３２とストリップライン３３，３４の互いの距離を遠くなるように形成する誘電体層１２ｄに入力電極線路３５を形成しても良い。距離を遠ざけるために形成する誘電体層１２ｄを利用して入力電極線路３５を形成しているので、わざわざ入力電極線路３５用に誘電体層を積層する必要がなく電子部品の低背化が可能となる。
【００２８】
また、ストリップライン３１〜３４の内、少なくとも1つのストリップラインを複数の誘電体層に分割して形成し、分割されたストリップラインはビアホール導体または外部接続により接続されたストリップラインを形成する事により、信号出力端子ＯＵＴ１、２となる端子電極１５ｂ、１５ｈからの出力信号のレベルを調節することが容易になる。
【００２９】
例えば、図４に図２中の誘電体層１２ｆに形成されているストリップライン３４を誘電体層１２ｆと誘電体層１２ｆ’との２層に分割した場合の図を示す。ストリップライン３４は中心側部分３４ａと外側部分３４ｂとがビアホール導体５２を介して接続されている。この分割され出力される信号のレベルはストリップライン３１とストリップライン３２との電磁界結合レベル及びストリップライン３３とストリップライン３４との電磁界結合レベルによって決定される。このようにストリップライン３４を２層に分割する事によって、分割されたストリップライン３４の中心側端部が存在しているストリップライン長と外側端部が存在しているストリップライン長の割合により、ストリップライン３３とストリップライン３４との電磁界結合レベルの調整し、これにより、ストリップライン３１、３２とストリップライン３３、３４の夫々の電磁界結合レベルが調整され、信号のレベルが等しく位相が１８０度ずれた２つの信号を出力できる。
なお、ストリップライン３４を２層に分割したが、これに限定されず、ストリップライン３１〜３４の何れかを分割しても構わない。また、分割の数を２つで説明したが、これに限定されず、２つ以上行っても構わない。
【００３０】
なお、特に信号出力端子ＯＵＴ２に電磁界結合するストリップライン３３、３４の何れかを分割すると良い。即ち、上述のように各々の電磁界結合の結合レベル調節は、ストリップライン３１〜３４の何れを分割しても可能であるが、ストリップライン３１、３２は電磁界結合が主だった結合であるのに対し、ストリップライン３３、３４は電気的接続による結合と電磁界結合の和となる結合状態であり、ストリップライン３３、３４の電磁界結合がストリップライン３１、３２の電磁界結合よりも小さい。従って、電磁界結合が小さいストリップライン３３、３４の何れかを分割して、電気的接続は一定とした状態で電磁界結合の状態を調整すると、分割前の設計は分割後の設計に比べて出力レベルの変化量はより微量でとなる。従って、Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ−Ｂａｌａｎｃｅの調整においてはＯＵＴ２の出力レベルで調節する行う方が容易である。
【００３１】
図５（ｂ）に、２．２〜２．８GHｚの周波数帯において使用する場合のバラントランス１０の周波数における各信号出力端子ＯＵＴ１、ＯＵＴ２の信号出力のレベル差を示す。特性ｑは、図３に示す構成のバラントランス１０の周波数における各信号出力端子ＯＵＴ１、ＯＵＴ２の信号出力のレベル差を示す。特性ｒは図４に示す構成の周波数における信号出力端子ＯＵＴ１、ＯＵＴ２の信号出力のレベル差を示す。なお、比較例として、図５（ａ）に２．２〜２．８GHｚの周波数帯において使用する場合の図６に示したバラントランス１００の信号出力端子２０１、２０２の出力信号のレベル差を示す。
【００３２】
図３のバラントランス１０による２つ出力信号のレベル差は、２．２〜２．８GHｚの周波数帯において使用する場合、図５（ａ）の２つ出力信号のレベル差に比べて一定に２つ出力信号のレベル差を得ていることがわかる。
【００３３】
また、図４に示す２つ出力信号のレベル差の特性ｒは、２．２〜２．８GHｚの周波数帯において使用する場合、図３に示す２つ出力信号のレベル差の特性に比べて低くなり、ストリップライン３１、３２の結合レベルとストリップライン３３、３４の結合レベルが略一致させることができるものである。
【００３４】
なお、本実施の形態では、ストリップライン３１〜３４のそれぞれを互いに１つの誘電体層１２ａ〜１２ｇ間に形成する例で示したが、これに限定されず、同一層間に形成してもよい。
【００３５】
即ち、図６に示すように誘電体層６２ａ〜６２ｅが積層され、任意の２つの誘電体層６２ａ、６２ｂの層間である第１の誘電体層間ｘと誘電体層６２ｂ、６２ｃの層間である第２の誘電体層間ｙのそれぞれにストリップライン３１〜３４のうちの２つずつを形成するのが好ましい。ストリップライン３１〜３４の組み合わせとしてはストリップライン３１、３２が対向するように配置し、ストリップライン３３、３４が対向するように配置できれば何れの組み合わせでも可能である。
【００３６】
より好ましくは、第１の誘電体層間ｘにストリップライン３１（第１の分布定数線路）とストリップライン３４（第２の分布定数線路）を配置し、第２の誘電体層間ｙにストリップライン３２（第２の分布定数線路）とストリップライン３３（第３の分布定数線路）を配置するのがよい。なお、このとき、最上部と最下部の誘電体層６２ａ、６２ｅの略全面にはアース電極６０、６１が形成される。
【００３７】
このような配置にすることで、配線が複雑とならずにストリップライン３１とストリップライン３２が、更にストリップライン３３とストリップライン３４とがそれぞれ対向するように配設され、薄型のバラントランスが構成できる。
【００３８】
次に他の特徴部を説明する。
即ち、第２の誘電体層間ｙとは異なる隣りの誘電体層層６２ｃ、６２ｄ間を第３の誘電体層間ｚとし、この第３の誘電体層間ｚに入力電極線路６３を形成している。
この入力電極線路６３は、その一端６３ａが信号入力端子ＩＮに接続されており、他端６３ｂが接続電極６５ａ、６８ａに接続している。そして接続電極６５ａ、６８ａは入力電極線路６３の一端６３ａからそれぞれストリップライン３２、３３の中心側端部と対向する位置まで引き出しており、その引き出した先端領域６５ｂ、６８ｂがストリップライン３２、３３の中心側端部とビアホール導体６５、６８を介して接続している。なお、ストリップライン３１、３２はビアホール導体６８を介して接続しており、ストリップライン３４はビアホール導体６７を介してアース電極６０に接続されている。
【００３９】
ここで特徴的なところは、ストリップライン３２、３３を配置した第２の誘電体層間ｙと入力電極線路６３を配置した第３の誘電体層間ｚを近接させて構成したことにある。
【００４０】
ここで、近接する誘電体層間とは、隣りあう誘電体層間でもよいが、これに限定されるものではない。好ましい構造としては、入力電極線路６３とストリップライン３２、３３との間に他の分布定数線路、その他の伝送線路等が介在しないような構造にすると良い。
【００４１】
これにより、信号入力端子ＩＮから配線が複雑とならないで入力電極線路６３を介して直接ビアホール導体６５、６８でストリップライン３２、３３に接続できるので、複雑な配線によるノイズ源とはならず、入力電極線路６３とストリップライン３２、３３間には他の配線を介在させないので薄型化となるバラントランスを提供できる。
【００４２】
また、他の特徴的なところは、ストリップライン３２、３３の中心側端部と対向する領域に入力電極線路６３の一端６３ａからそれぞれ接続電極６５ａ、６８ａにより引き出し、その先端領域６５ｂ、６８ｂとストリップライン３２、３３の中心側端部とがビアホール導体６５、６８を介して接続している。これによって、更に配線が複雑とならず接続電極６５ａ、６８ａとストリップライン３２、３３の中心側端部との接続が略直線状に形成できるので配線の引き回しが更に簡素化される。
なお、ストリップライン３１、３４を誘電体層６２ｄ、６２ｅ間に別に誘電体層を介在させて形成して入れ替えても構わない。
【００４３】
【発明の効果】
本発明の構成によれば、入力端子に接続した分布定数線路を、第２、第３の分布定数線路に分離し、第１の出力信号端子に接続する第１の分布定数線路は第２の分布定数線路に互いに電磁界結合可能に、また、第２の出力信号端に接続する第４の分布定数線路は第３の分布定数線路に互いに電磁界結合可能に配置している。従って、各第１、第２の分布定数線路間の電磁界結合と第３、第４の分布定数線路間での電磁界結合の調整が容易にできるバラントランスを提供することができる。
【００４４】
また、何れの周波数でも出力信号のレベル差を小さくでき、かつ、一定の出力レベルを得ることができるバラントランスを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態のバラントランスの等価回路図である。
【図２】本発明の一実施の形態のバラントランスが用いられるチップ型電子部品の全体構造を示す斜視図である。
【図３】本発明のバラントランスの分解斜視図である。
【図４】本発明のバラントランスの他の実施の形態における分解斜視図である。
【図５】（ａ）は従来のバラントランスの周波数と２つ出力信号のレベル差を示す図であり、（ｂ）は本発明の図３、図４のバラントランスの周波数と２つ出力信号のレベル差を示す図である。
【図６】本発明のバラントランスの他の実施の形態における分解斜視図である。
【図７】従来のバラントランスの等価回路である。
【符号の説明】
１〜４：分布定数線路
１０：バラントランス
１２ａ〜１２ｇ、６２ａ〜６２ｇ：誘電体層
１５ａ〜１５ｈ：端子電極
３１〜３４：ストリップライン
ＯＵＴ１：信号出力端子
ＯＵＴ２：信号出力端子
３５、６３：入力電極線路
５０〜５２、６４〜６８：ビアホール導体
４０、４５、６０、６１：アース電極[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a balun transformer, and in particular, for example, an impedance converter for converting the impedance of a transmission line in a high-frequency circuit of the UHF band or higher, and a signal conversion for mutually converting a signal of a balanced transmission line and a signal of an unbalanced transmission line. The present invention relates to a laminated balun transformer used for a transformer, a phase converter and the like.
[0002]
[Prior art]
The structure of a conventional balun transformer 100 is shown in FIG. As described in Japanese Patent Laid-Open No. 10-163715, the conventional balun transformer 100 has three λ / 4 distributed constant lines 101, 102, 103 arranged in parallel with each other and adjacent to each other. 103 were arrange | positioned so that electromagnetic field coupling | bonding was possible. As for the connection, one end of the distributed constant line 101 is connected to the input terminal 200, one end of the distributed constant lines 101 and 102 is connected, the other end of the distributed constant line 102 and one end of the distributed constant line 103 are grounded, and distributed. The other end of the constant line 101 is connected to the signal output terminal 201, and the other end of the distributed constant line 103 is connected to the signal output terminal 202.
[0003]
When a signal is input from the input terminal 200 with the above-described configuration, a part is output from the signal output terminal 201 due to electromagnetic coupling between the distributed constant line 101 and the distributed constant line 102, and a part is distributed constant. A signal is output from the signal output terminal 202 due to electromagnetic coupling between the line 102 and the distributed constant line 103, and the phases of the signals output from the signal output terminals 201 and 202 at this time are shifted from each other by 180 degrees. In this way, the signal level is divided into two signals that are substantially equal and out of phase by 180 degrees.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional balun transformer 100, the electromagnetic field coupling to the distributed parameter line 101 and the distributed parameter line 103 is common to the distributed parameter line 102, and one electromagnetic field coupling state between the strip lines in the design. However, it was difficult to design to obtain the same electromagnetic coupling state of the other.
[0005]
Moreover, it is difficult to design such that the Amplitude Balance (output level difference) output from the signal output terminals 201 and 202, which is the original characteristic of the balun transformer, is close to zero. That is, FIG. 5A shows the level difference between the two output signals of the signal output terminals 201 and 202. For example, when used in the frequency band of 2.2 to 2.6 GHz, the frequency band is 2.1 GHz. The level difference between the two output signals is as large as 1.2 dB, and there is a variation in frequency such that an output signal having a level substantially equal to 0.8 dB is obtained at 2.5 GHz, and a balun transformer is manufactured. There was a problem with the characteristics of the balun transformer in that the level difference between the two output signals was too different due to manufacturing variations.
[0006]
In addition, recently developed balun transformers are not used as chip components for balun transformers alone, but as module products combined with filters, etc. The module product also needs to be downsized, and a structure that can be reduced in size and thickness while maintaining the characteristics of the balun transformer as described above has been desired.
[0007]
The present invention has been devised in view of the above-mentioned problems, and its object is to facilitate adjustment of the coupling level between strip lines and to reduce the level difference between two output signals at any frequency. Another object of the present invention is to provide a balun transformer that can obtain a certain output level difference and is thin and highly reliable.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention includes first to fourth distributed constant lines, one end of the first distributed constant line as a signal input terminal, and the first to third distributed constant lines. One end of the second distributed constant line and the other end of the fourth distributed constant line are grounded together, and the other end of the first distributed constant line is connected to the first signal. An output terminal, the other end of the fourth distributed constant line is a second signal output terminal,
The first distributed constant line and the second distributed constant line are opposed to each other so as to be capable of electromagnetic coupling, and the third distributed constant line and the fourth distributed constant line are opposed to each other so as to be capable of electromagnetic coupling. A balun transformer is provided.
[0009]
Further, a multilayer body in which a plurality of dielectric layers are stacked is formed, the first distributed constant line and the fourth distributed constant line are disposed between the dielectric layers, and a dielectric different from the dielectric layers is formed. The balun transformer according to claim 1, wherein the second distributed constant line and the third distributed constant line are arranged between body layers.
[Action]
Conventionally, a distributed constant line connected to an input terminal can be electromagnetically coupled to a single distributed constant line in which the distributed constant line connected to the first output terminal and the distributed constant line connected to the second output terminal are common. It was arranged. On the other hand, in the present invention, the distributed constant line connected to the input terminal is increased to two second and third distributed constant lines, and the first distributed constant line connected to the first output signal terminal. Are arranged such that they can be electromagnetically coupled to the second distributed constant line, and the fourth distributed constant line connected to the second output signal end is arranged to be electromagnetically coupled to the third distributed constant line. .
[0010]
Therefore, the electromagnetic coupling between the first and second distributed constant lines and the electromagnetic coupling between the third and fourth distributed constant lines can be easily adjusted. Further, the level difference between the two output signals can be reduced at any frequency, and a constant output level can be obtained.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is an equivalent circuit diagram showing the configuration of the balun transformer of the present invention.
[0012]
The balun transformer of the present invention has distributed constant lines 1 to 4 arranged in parallel.
As shown in FIG. 1, the distributed constant lines 1 to 4 have one end of the distributed constant line 1 as a signal input terminal IN. Further, one ends of the distributed constant lines 1 to 3 are connected to each other. The other ends of the distributed constant lines 2 and 3 and one end of the distributed constant line 4 are both grounded. Further, the other end of the distributed constant line 1 is a signal output terminal OUT1, and the other end of the distributed constant line 4 is a signal output terminal OUT2.
[0013]
The distributed constant line 1 and the distributed constant line 2 are disposed so as to face each other so as to be electromagnetically coupled M1. The electromagnetic field coupling portions are set to have a length of λ / 4. On the other hand, the distributed constant line 3 and the distributed constant line 4 are disposed so as to face each other so as to be electromagnetically coupled M2, and their electromagnetically coupled portions are set to have a length of λ / 4. .
[0014]
In this balun transformer, when a signal is input from the signal input terminal IN, a part of the distributed constant lines 1 and 2 is electromagnetically coupled M1 and a predetermined signal is output from the signal output terminal OUT1. Further, in part, the distributed constant lines 3 and 4 are electromagnetically coupled M2 to each other, and a predetermined signal is output from the signal output terminal OUT2. At this time, the widths and intervals of the distributed constant lines 1 and 2 and the widths and intervals of the distributed constant lines 3 and 4 are appropriately set so that the levels of the signals output from the signal output terminals OUT1 and OUT2 are equal. The phases of the signals output from the signal output terminals OUT1 and OUT2 are shifted from each other by 180 degrees. In this way, the signals are divided into two signals having the same signal level and a phase difference of 180 degrees.
[0015]
Next, the case where the balun transformer of the present invention is formed in a laminated dielectric layer will be described. FIG. 2 is a perspective view showing the entire structure of a chip-type electronic component in which the laminated balun transformer 10 is used, and FIG. 3 is an exploded perspective view thereof.
[0016]
The balun transformer 10 mainly includes a laminated body 11, terminal electrodes 15 a to 15 f formed in the thickness direction of the side surface of the laminated body 11, and strip lines 31 to 31 that are distributed constant lines formed inside the laminated body 11. 34.
[0017]
The laminated body 1 is formed by sequentially laminating dielectric layers 12a to 12g. The material is composed of a dielectric ceramic material and an oxide or low melting point glass material that can be fired at a low temperature. Specifically, dielectric ceramic materials include, for example, BaO—TiO ₂ , Ca—TiO ₂ , MgO—TiO _2, etc., and oxides for low-temperature firing include BiVO ₄ and CuO. , Li ₂ O, B ₂ O _{3 and the} like.
[0018]
Next, the internal structure between the dielectric layers 12a to 12g will be specifically described.
On one main surface of the dielectric layer 12 a laminated on the top, a ground electrode 40 is formed on almost the entire surface and connected to the via-hole conductor 50. Further, four lead electrodes 41, 42, 43, 44 are formed from the ground electrode 40 toward the entire end face of the dielectric substrate 12a, and are connected to the terminal electrodes 15a, 15c, 15e, 15g.
[0019]
Between the dielectric layers 12a and 12b, a strip line 31 formed in a spiral shape is disposed. In the strip line 31, an outer end portion is formed with an extraction electrode 36 formed on the end face side of the dielectric layer 12b, and is connected to a terminal electrode 15b serving as a signal output terminal (OUT2). Note that the center side end of the strip line 31 is connected to a ground electrode 40 formed on the dielectric layer 12 a via a via-hole conductor 50.
[0020]
Between the dielectric layers 12b and 12c, a strip line 32 formed in a spiral shape is disposed. The center side end of the strip line 32 is connected to an input electrode line 35 formed on a dielectric layer 12d described later via a via-hole conductor 51. In addition, an extraction electrode 37 is formed at the outer end of the strip line 32 toward the end face of the dielectric layer 12c, and is connected to a terminal electrode 15c that has a ground potential.
[0021]
An L-shaped input electrode line 35 is disposed between the dielectric layers 12 c and 12 d, and the tip side thereof is connected to the center side end of the strip line 32 via the via-hole conductor 51. The input electrode line 35 formed on the dielectric layer 12d is connected to the center side end portions of strip lines 33 and 34 described later via via hole conductors 51 and 53 described later.
[0022]
Between the dielectric layers 12d and 12e, a strip line 33 formed in a spiral shape is disposed. The center side end of the strip line 33 is connected to the input electrode line 35 via the via hole conductor 51 described above. The outer end of the strip line 33 is formed with an extraction electrode 38 toward the end face of the dielectric layer 12d, and is connected to a terminal electrode 15c that has a ground potential.
[0023]
Between the dielectric layers 12e and 12f, a strip line 34 formed in a spiral shape is disposed. An outer end portion of the strip line 34 is formed with an extraction electrode 39 toward the end face of the dielectric layer 12f, and is connected to a terminal electrode 15h serving as a signal output terminal (OUT1).
[0024]
Further, a ground electrode 45 is formed on substantially the entire surface between the dielectric layer 12f and the lowermost dielectric substrate 12g. Four lead electrodes 46, 47, 48, 49 are formed from the ground electrode 45 toward the entire end face of the dielectric substrate 12g, and are connected to the terminal electrodes 15a, 15c, 15e, 15g, respectively, which are at ground potential. Has been.
[0025]
Here, the four strip lines 31, 32, 33, and 34 are set to have a length of approximately λ / 4, and the portions of the strip lines 31 to 34 that are electromagnetically coupled to each other are approximately λ / 4. It is set.
The ground electrodes 40 and 45, the extraction electrodes 41 to 44, 46 to 49, the strip lines 31 to 34, and the via-hole conductors 50 and 51 are formed by printing a conductive paste on each of the dielectric layers 12a to 12g. As the material of the paste, a conductor material (Ag alone or Ag alloy such as Ag—Pd, Ag—Pt, or Cu alone or Cu alloy) mainly composed of Ag, Cu or the like is used.
[0026]
According to the balun transformer 10 of the present invention, the number of strip lines 32 and strip lines 33 formed on different dielectric layers is different from that of the conventional strip line connected to the terminal electrode 15d serving as an input terminal. The number is increased to two. The strip line 32 and the strip line 31 connected to the terminal electrode 15b (OUT2) are electromagnetically coupled M1, and the stripline 33 and the strip line 34 connected to the terminal electrode 15h (OUT1) are electromagnetically coupled M2. It is arranged to do. Therefore, the electromagnetic coupling can be easily adjusted between the strip lines 31 and 32 and the strip lines 33 and 34, and the level difference between the two output signals can be reduced at any frequency. In addition, a certain output level difference can be obtained.
[0027]
The strip lines 31 and 32 and the strip lines 33 and 34 formed below the strip lines 31 and 32 are formed via the dielectric layer 12d. That is, the strip lines 31 and 32 and the strip lines 33 and 34 that form a signal output by electromagnetic coupling are formed such that the distance between the strip lines 33 and 34 increases with the dielectric layer 12d interposed therebetween. , 34 can be suppressed. Further, the input electrode line 35 may be formed on the dielectric layer 12d formed so that the distance between the strip lines 31 and 32 and the strip lines 33 and 34 is increased. Since the input electrode line 35 is formed using the dielectric layer 12d formed in order to increase the distance, it is not necessary to laminate a dielectric layer for the input electrode line 35, and the height of the electronic component can be reduced. It becomes.
[0028]
Further, at least one of the strip lines 31 to 34 is formed by dividing it into a plurality of dielectric layers, and the divided strip line is formed by forming a strip line connected by a via-hole conductor or external connection. It becomes easy to adjust the level of the output signal from the terminal electrodes 15b and 15h serving as the signal output terminals OUT1 and OUT2.
[0029]
For example, FIG. 4 shows a diagram in which the strip line 34 formed in the dielectric layer 12f in FIG. 2 is divided into two layers of a dielectric layer 12f and a dielectric layer 12f ′. In the strip line 34, the center side portion 34 a and the outer side portion 34 b are connected via the via-hole conductor 52. The level of the divided and output signal is determined by the electromagnetic field coupling level between the strip line 31 and the strip line 32 and the electromagnetic field coupling level between the strip line 33 and the strip line 34. By dividing the strip line 34 into two layers in this way, the ratio of the strip line length where the center end of the divided strip line 34 exists and the strip line length where the outer end exists exist, By adjusting the electromagnetic field coupling level between the strip line 33 and the strip line 34, the electromagnetic field coupling level of each of the strip lines 31, 32 and the strip lines 33, 34 is adjusted so that the signal levels are equal and the phase is 180. It is possible to output two signals that are shifted in degree.
In addition, although the stripline 34 was divided | segmented into 2 layers, it is not limited to this, You may divide any of the striplines 31-34. Although the number of divisions has been described as two, the present invention is not limited to this, and two or more may be performed.
[0030]
In particular, any one of the strip lines 33 and 34 that are electromagnetically coupled to the signal output terminal OUT2 is preferably divided. That is, as described above, the coupling level adjustment of each electromagnetic field coupling can be performed by dividing any of the strip lines 31 to 34, but the strip lines 31 and 32 are couplings mainly composed of electromagnetic field coupling. On the other hand, the strip lines 33 and 34 are in a coupled state that is the sum of coupling by electrical connection and electromagnetic field coupling, and the electromagnetic field coupling of the strip lines 33 and 34 is smaller than the electromagnetic field coupling of the strip lines 31 and 32. . Therefore, if one of the strip lines 33 and 34 having a small electromagnetic coupling is divided and the state of the electromagnetic coupling is adjusted with the electrical connection being constant, the design before the division is compared with the design after the division. The amount of change in the output level becomes smaller. Therefore, it is easier to adjust Amplitude-Balance using the output level of OUT2.
[0031]
FIG. 5B shows the level difference between the signal outputs of the signal output terminals OUT1 and OUT2 at the frequency of the balun transformer 10 when used in the frequency band of 2.2 to 2.8 GHz. The characteristic q indicates the level difference between the signal outputs of the signal output terminals OUT1 and OUT2 at the frequency of the balun transformer 10 configured as shown in FIG. The characteristic r indicates the level difference between the signal outputs of the signal output terminals OUT1 and OUT2 at the frequency of the configuration shown in FIG. As a comparative example, FIG. 5A shows the level difference between the output signals of the signal output terminals 201 and 202 of the balun transformer 100 shown in FIG. 6 when used in the frequency band of 2.2 to 2.8 GHz. .
[0032]
The level difference between the two output signals by the balun transformer 10 in FIG. 3 is constant 2 compared to the level difference between the two output signals in FIG. 5A when used in the frequency band of 2.2 to 2.8 GHz. It can be seen that the level difference between the two output signals is obtained.
[0033]
Also, the level difference characteristic r between the two output signals shown in FIG. 4 is lower than the level difference characteristic between the two output signals shown in FIG. 3 when used in the frequency band of 2.2 to 2.8 GHz. Thus, the coupling level of the strip lines 31 and 32 and the coupling level of the strip lines 33 and 34 can be substantially matched.
[0034]
In the present embodiment, each of the strip lines 31 to 34 is shown as being formed between one dielectric layer 12a to 12g. However, the present invention is not limited to this and may be formed between the same layers.
[0035]
That is, as shown in FIG. 6, the dielectric layers 62a to 62e are stacked, and are between the first dielectric layer x and the dielectric layers 62b and 62c, which are between any two dielectric layers 62a and 62b. Two of the strip lines 31 to 34 are preferably formed in each of the second dielectric layers y. As a combination of the strip lines 31 to 34, any combination is possible as long as the strip lines 31 and 32 are arranged to face each other and the strip lines 33 and 34 are arranged to face each other.
[0036]
More preferably, the strip line 31 (first distributed constant line) and the strip line 34 (second distributed constant line) are disposed between the first dielectric layers x, and the strip line 32 is disposed between the second dielectric layers y. It is preferable to arrange the (second distributed constant line) and the strip line 33 (third distributed constant line). At this time, the ground electrodes 60 and 61 are formed on substantially the entire surfaces of the uppermost and lowermost dielectric layers 62a and 62e.
[0037]
With this arrangement, the strip line 31 and the strip line 32 are arranged without making the wiring complicated, and the strip line 33 and the strip line 34 are opposed to each other, so that a thin balun transformer is configured. it can.
[0038]
Next, other features will be described.
That is, the third dielectric layer z is formed between the adjacent dielectric layer layers 62c and 62d different from the second dielectric layer y, and the input electrode line 63 is formed between the third dielectric layers z. .
The input electrode line 63 has one end 63a connected to the signal input terminal IN and the other end 63b connected to the connection electrodes 65a and 68a. The connection electrodes 65a and 68a are led out from one end 63a of the input electrode line 63 to positions facing the center side end portions of the strip lines 32 and 33, respectively, and the leading end regions 65b and 68b are drawn out of the strip lines 32 and 33, respectively. The center side end is connected to via hole conductors 65 and 68. The strip lines 31 and 32 are connected via a via hole conductor 68, and the strip line 34 is connected to the earth electrode 60 via a via hole conductor 67.
[0039]
The characteristic point here is that the second dielectric layer y where the strip lines 32 and 33 are arranged and the third dielectric layer z where the input electrode line 63 is arranged are arranged close to each other.
[0040]
Here, the adjacent dielectric layers may be adjacent dielectric layers, but are not limited thereto. As a preferable structure, a structure in which no other distributed constant line or other transmission line is interposed between the input electrode line 63 and the strip lines 32 and 33 is preferable.
[0041]
As a result, the wiring from the signal input terminal IN can be directly connected to the strip lines 32 and 33 by the via-hole conductors 65 and 68 via the input electrode line 63 without making the wiring complicated. Since no other wiring is interposed between the electrode line 63 and the strip lines 32 and 33, a thin balun transformer can be provided.
[0042]
Another characteristic feature is that the connection electrodes 65a and 68a lead out from the one end 63a of the input electrode line 63 to the region facing the center side ends of the strip lines 32 and 33, respectively, and the tip regions 65b and 68b are connected to the strips. Center ends of the lines 32 and 33 are connected via via-hole conductors 65 and 68. As a result, the wiring is not further complicated, and the connection between the connection electrodes 65a and 68a and the end portions on the center side of the strip lines 32 and 33 can be formed in a substantially straight line, so that the wiring is further simplified.
The strip lines 31 and 34 may be formed by interposing a dielectric layer between the dielectric layers 62d and 62e and replacing them.
[0043]
【The invention's effect】
According to the configuration of the present invention, the distributed constant line connected to the input terminal is separated into the second and third distributed constant lines, and the first distributed constant line connected to the first output signal terminal is the second The fourth distributed constant line connected to the second output signal terminal can be electromagnetically coupled to the distributed constant line, and can be electromagnetically coupled to the third distributed constant line. Therefore, it is possible to provide a balun transformer that can easily adjust the electromagnetic field coupling between the first and second distributed constant lines and the electromagnetic field coupling between the third and fourth distributed constant lines.
[0044]
In addition, it is possible to provide a balun transformer that can reduce the level difference between output signals at any frequency and can obtain a constant output level.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an equivalent circuit diagram of a balun transformer according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing an entire structure of a chip-type electronic component in which the balun transformer according to the embodiment of the present invention is used.
FIG. 3 is an exploded perspective view of the balun transformer of the present invention.
FIG. 4 is an exploded perspective view of another embodiment of the balun transformer of the present invention.
5A is a diagram showing a frequency difference between a conventional balun transformer and the level difference between two output signals, and FIG. 5B is a diagram showing a frequency difference between the balun transformer of FIGS. 3 and 4 of the present invention and two output signals. It is a figure which shows the level difference.
FIG. 6 is an exploded perspective view of another embodiment of the balun transformer of the present invention.
FIG. 7 is an equivalent circuit of a conventional balun transformer.
[Explanation of symbols]
1-4: Distributed constant line 10: Balun transformers 12a-12g, 62a-62g: Dielectric layers 15a-15h: Terminal electrodes 31-34: Strip line OUT1: Signal output terminal OUT2: Signal output terminal 35, 63: Input electrode Lines 50-52, 64-68: Via-hole conductors 40, 45, 60, 61: Earth electrodes

Claims

第１〜第４の分布定数線路を有し、前記第１の分布定数線路の一端を信号入力端子とし、前記第１〜第３の分布定数線路の一端を互いに接続し、前記第２、第３の分布定数線路の他端と前記第４の分布定数線路の一端をともに接地し、前記第１の分布定数線路の他端を第１の信号出力端子とし、前記第４の分布定数線路の他端を第２の信号出力端子としてなり、
前記第１の分布定数線路と第２の分布定数線路とが電磁界結合可能に互いに対向し、かつ前記第３の分布定数線路と第４の分布定数線路とが電磁界結合可能に互いに対向して配設されていることを特徴とするバラントランス。Having first to fourth distributed constant lines, one end of the first distributed constant line as a signal input terminal, one end of the first to third distributed constant lines connected to each other, the second, second The other end of the third distributed constant line and one end of the fourth distributed constant line are grounded, the other end of the first distributed constant line is used as a first signal output terminal, The other end becomes a second signal output terminal,
The first distributed constant line and the second distributed constant line are opposed to each other so as to be capable of electromagnetic coupling, and the third distributed constant line and the fourth distributed constant line are opposed to each other so as to be capable of electromagnetic coupling. A balun transformer characterized by being arranged.

誘電体層が複数積層され、２つの前記誘電体層で形成される第１の誘電体層間と第２の誘電体層間を有してなる積層体を形成するとともに、前記第１の誘電体層間に前記第１の分布定数線路と第４の分布定数線路とを配置し、前記第２の誘電体層間に前記第２の分布定数線路と第３の分布定数線路とを配置していることを特徴とする請求項１記載のバラントランス。A plurality of dielectric layers are laminated to form a laminate having a first dielectric layer and a second dielectric layer formed by two dielectric layers, and the first dielectric layer The first distributed constant line and the fourth distributed constant line are disposed in the second dielectric constant line, and the second distributed constant line and the third distributed constant line are disposed between the second dielectric layers. The balun transformer according to claim 1, wherein