JP4786468B2

JP4786468B2 - 表面実装可能なバラン変成器およびそれが実装されたプリント回路基板

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Publication number: JP4786468B2
Application number: JP2006226242A
Authority: JP
Inventors: ニコライ・イルコフ; ヴァシーム・アーメド; ヴァシル・ディッキイ
Original assignee: Synergy Microwave Corp
Current assignee: Synergy Microwave Corp
Priority date: 2005-08-23
Filing date: 2006-08-23
Publication date: 2011-10-05
Anticipated expiration: 2026-08-23
Also published as: US20070057745A1; EP1758200A3; DE602006000890T2; EP1758200A2; DE602006000890D1; US7495525B2; ATE531095T1; JP2007082198A; EP1758200B1; HK1102869A1; ATE392024T1

Description

［関連出願の相互参照］
本願は、２００５年８月２３日に出願された米国仮特許出願番号60/710,570の出願日に係る優先的権利を主張するものである。上記仮特許出願の開示内容はこの参照により本願に含まれる。

本発明は、一般に、プリント回路基板上または表面実装パッケージ内に実装可能なバラン変成器（balun transformers）、特に、斯かる変成器がプリント回路基板に一体的に組み込まれるマイクロ波モジュールでの利用によく適した変成器レイアウトに関する。

バランは、例えば同軸ケーブルとはしごライン（ladder line）の間といった、平衡電気信号と不平衡電気信号の間で変換するよう設計されたデバイスである。バランは、シンプルな形の伝送ライン変成器と見なすことができる。伝送ライン変成器の独創性に富んだ研究が１９４４年にグスタフ・グアネラ（Gustav Guanella）によって行われた。グアネラの変成器は米国特許第2,470,307号明細書に記述されている。グアネラは、平衡不平衡間整合の用途における望ましくないモードを抑えるであろうチョーク（choke）を形成するために、コイル伝送ライン（coiling transmission lines）を提案した。グアネラの変成器は、基本的な構成要素もしくは１：１バランから成る。周知のように、グアネラの変成器のチョーク・リアクタンスは、入力を出力から分離する。斯かるリアクタンスは、通常、伝送ラインをフェライト磁心の周りにコイル巻きにすることによって、あるいはフェライト・ビーズに伝送ラインを通すことによって得られる。一般に、その目的は、最適な特性インピーダンスと一般的に称される、負荷Ｒ_Lの値に等しい伝送ラインの特性インピーダンスＺ₀を獲得することと、Ｒ_L（と従ってＺ₀）よりずっと大きなチョーク・リアクタンスを手にすることにある。コイル伝送ラインを並直列に組み合わせることによって、グアネラはｎを伝送ライン数として変圧比が１：ｎ²の非常に幅広いバランを実際に作って見せることができた。図１Ａにグアネラの１：４バランを示す。

バランは、異なるタイプの伝送ライン要素を使用して様々な方法で実装されることがある。例えば、比較的低い周波数でバランを形成するために同軸伝送ラインセグメントを使用することができる。しかし、これらのタイプのバランは、表面実装技術が使用されるマイクロ波回路の他の素子と一体化させることが難しい。斯かる技術が利用される場合には、バランはプリント回路基板上に形成されることがある。斯かるバランは既知の方法でプリント回路基板の基板上に形成されたストリップ線路または他の導電性材料から組み立てられることがある。ストリップ線路に加えて、マイクロストリップ線路または他の技術が導電性トレース（conductive traces）を形成するために使用されることがある。一般に、表面実装設計は、プリント回路基板の少なくとも一表面上にプリント回路トレースを有するプリント回路基板上にコンポーネントまたはデバイスが取り付けられることを必要とする。表面実装コンポーネントは、既知の半田付け技術を使用してトレース端子に接続される。

次に、従来技術の変成器の回路図を示した図１Ｂを参照して説明する。ポート５における接地により生じた非対称性により、このバラン変成器はＬ１がタップされている接合点で機能することが一般的に必要である。この接合点は、差動信号のゼロ電位を常に有しているわけではない。このため、通常は性能の劣化がもたらされる。図１Ｂの変成器は、グアネラのバラン変成器が通常その後に続くダイオード二重平衡ミクサに広く利用されている。メリル氏（Merrill）等に帰属する米国特許第6,294,965号明細書は、図１Ｂの変成器を修正しているが、ミクサに必要とされる加算機能とＤＣ電力供給点を確立することは提供されていない。

図１Ｃに'965特許に記述された変成器の等価回路図を示す。

表面実装用途においては、設計要求を満足するのに望ましい形状をした様々な回路素子および導電性トレース（conductive traces）を有することが望ましい。そこで本発明の課題は、回路素子のレイアウトを有利によりフレキシブルにすることができるようにプリント回路基板上に実装可能なバラン変成器を提供することにある。

上記課題を解決するための手段の具体的な形態として、好ましくはプリント回路基板に一体的に組み込み可能な表面実装可能なバラン変成器（balun trasformer）が提供される。本発明の変成器は好ましくは、プリント回路基板の一層上に配置された第１の端部および第２の端部を有する第１のＣ字形ラインセグメントと、プリント回路基板の前記層上に配置された第１の端部および第２の端部を有する第２のＣ字形ラインセグメントとを具備する。さらに本発明の斯かる形態によれば、各前記Ｃ字形ラインセグメントのそれぞれの第１の端部は好ましくは当該変成器に接続するための平衡ポート（balanced port）を提供し、第１のＣ字形ラインセグメントの第２の端部は好ましくは当該変成器に接続するための不平衡ポート（unbalanced port）を提供する。

さらに本発明の斯かる形態によれば、当該表面実装可能なバラン変成器は、第１のＣ字形ラインセグメントにブロードサイドに沿って垂直方向に結合した第３のＣ字形ラインセグメントを更に具備することがある。加えて、当該表面実装可能なバラン変成器は、第２のＣ字形ラインセグメントにブロードサイドに沿って垂直方向に結合した第４のＣ字形ラインセグメントを更に具備することがある。

さらに本発明の斯かる形態によれば、第３および第４のＣ字形ラインセグメントは好ましくは誘電体によって第１および第２のＣ字形ラインセグメントから隔離されている。

さらに本発明の斯かる形態によれば、当該表面実装可能なバラン変成器は、それぞれ第１のＣ字形ラインセグメントと第２のＣ字形ラインセグメントにブロードサイドに沿って垂直方向に部分的に結合した第３のＣ字形ラインセグメントと第４のＣ字形ラインセグメントを更に具備することがある。

さらに本発明の斯かる形態によれば、当該表面実装可能なバラン変成器の前記平衡ポートは望ましくは、プリント回路基板の前記層上に前記不平衡ポートの向かい側に配置される。

加えて、本発明の斯かる形態による表面実装可能なバラン変成器は望ましくは、当該バラン変成器をプリント回路基板の電力面に結合する金属化ビア・ホールによって形成された第１のポートを更に具備することがある。

なおさらに本発明の斯かる形態によれば、各前記Ｃ字形ラインセグメントは望ましくは直列に繋がった１対のＵ字形部分を形成するように折り曲げられることがある。

加えて、当該表面実装可能なバラン変成器は、プリント基板の層の間を延びる金属化ビアによって形成された第１のポートを更に具備することがあり、この第１のポートは前記不平衡ポートに隣接した位置にあって前記第２のＣ字形ラインセグメントの第２の端部に接続され、かつ前記金属化ビアを通じて接地される。

上記課題を解決するための手段の別の形態としてプリント回路基板が提供される。本発明のプリント回路基板は好ましくは、第１の平面層およびこの第１の平面層とは反対側にかつ平行に配置された第２の平面層と、当該プリント回路基板の第１の平面層上に配置された第１の端部および第２の端部を有する第１のＣ字形ラインセグメントと、第１のＣ字形ラインセグメントにブロードサイドに沿って垂直方向に結合しており、当該プリント回路基板の第２の平面層上に配置された第１の端部および第２の端部を有する第２のＣ字形ラインセグメントとを具備する。当該プリント回路基板は好ましくは更に、当該プリント回路基板の第１の平面層上に配置された第１の端部および第２の端部を有する第３のＣ字形ラインセグメントと、第３のＣ字形ラインセグメントにブロードサイドに沿って垂直方向に結合しており、当該プリント回路基板の第２の平面層上に配置された第１の端部および第２の端部を有する第４のＣ字形ラインセグメントと、第１のＣ字形ラインセグメントおよび第３のＣ字形ラインセグメントの第２の端部を接続する一方の端部と、不平衡ポートを形成する他方の端部を有する第５のラインセグメントとを具備する。さらに本発明の斯かる形態によれば、第１のＣ字形ラインセグメントと第３のＣ字形ラインセグメントの第１の端部は好ましくは平衡ポートを形成し、第２のＣ字形ラインセグメントの第１の端部は好ましくは不平衡ポートを形成する。

本発明の斯かる形態によれば、各前記Ｃ字形ラインセグメントは、好ましくは直列に繋がった１対のＵ字形部分を形成するように折り曲げられる。

加えて、第２のＣ字形ラインセグメントの第２の端部は、望ましくは金属化ビアを通じて当該プリント回路基板の第２の平面層上で接地される。

本発明の更に別の形態として、これもプリント回路基板であって、好ましくは第１の平面層およびこの第１の平面層とは反対側にかつ平行に配置された第２の平面層と、前記第１の平面層内に形成された空洞内に配置された電子回路と、前記第１の平面層上に第１の不平衡ポートおよび該第１の不平衡ポートと向かい合った第１の平衡ポートを形成するために、ブロードサイドに沿って垂直方向に結合され直列に接続された１対のＣ字形結合ラインを有する第１のバラン変成器と、前記第１の平面層上に第２の不平衡ポートおよび該第２の不平衡ポートと向かい合った第２の平衡ポートを形成するために、ブロードサイドに沿って垂直方向に結合され直列に接続された１対のＣ字形結合ラインを有する第２のバラン変成器と、を具備するプリント回路基板も提供される。本発明の斯かる形態によれば、前記第１および第２の平衡ポートは望ましくは前記電子回路に接続される。

本発明の斯かる形態によれば、前記電子回路は望ましくは、ダイオードリング（diode ring）、ミクサ（mixer）および増幅器から成るグループから選ばれたデバイスを構成することがある。

以下、本発明の実施の最良の形態を図面を参照して詳細に説明する。まず図２に本発明の実施の一形態によるバラン変成器２００の等価回路図を示す。変成器２００は、５つのポート１、２、３、４、および５を備える。変圧比はＺ_loadで表記され、それは次式で与えられる。

上記変圧比は、カプラ長が１／４波長に等しい場合の周波数に対するものである。Ｚ₀は特性インピーダンスで、Ｚ_0oddおよびＺ_0evenはそれぞれ伝送ラインの奇モード（odd mode）インピーダンスおよび偶モード（even mode）インピーダンスである。本発明の斯かる形態によれば、ポート２が接地されるとき、この構造は、ポート１がシングルエンド（single-ended）ポートもしくは不平衡（unbalanced）ポート、ポート３および５が差動（differential）ポートもしくは平衡（balanced）ポートのインピーダンス変換バランとして望ましく機能する。更に詳しく後述するように、バラン変成器として機能するときにはポート２および４は好ましくは接地される。

次に、図３に本発明の実施の一形態による表面実装可能なバラン変成器３００のレイアウトを示す。変成器３００は、変成器がプリント回路基板に一体的に組み込まれ、能動デバイスまたはコンポーネントが空洞内に取り付けられるマイクロ波モジュール回路における利用に有利に適合する。変成器３００は、４本のラインセグメント３０４、３０８、３１２、および３１６を含む。各々のラインセグメントは、プリント回路基板上にトレースを形成する。各トレースは、ストリップラインまたはマイクロストリップラインで構成されることがある。ストリップラインまたはマイクロストリップラインは、その両面上に２枚の平行な接地面を有する誘電体媒質を基板とした導電性金属トレースとして形成可能な伝送ラインである。見やすくするため、誘電体媒質または基板は図３には描かれていないが、ラインセグメント３０４および３０８が誘電体基板の第１の表面上に配置され、ラインセグメント３１２および３１６が誘電体基板の第１の表面とは反対側の第２の表面上に配置されることが可能な多層構造を成すものとして容易に認識することができよう。加えて、誘電体基板は多くの場合、基板の両面上に２枚の平行な接地面を含む。好ましくは、導電性材料の層は銅から成り、誘電体基板は好ましくは低損失高周波ラミネートもしくはそれと同等なものから成る。ラインセグメントのインピーダンスは、セグメントの大きさと使用される誘電体のタイプによって決まる。当業者には周知のように、誘電体材料の選択とラインセグメントのサイジング（sizing）は、特定の設計要求および／または制約を満足するように選ばれることがある。

加えて、１本の結合ラインセグメント（coupled line segment）は、一定の距離だけ離れた２本のラインから成る構造として一般に知られている。図３に示したような多層構造では、結合ラインセグメントは、その上下の層上に接地面を有する同一層上の２本の平行なトレースとして、あるいは２枚の隣接する層上に配置された平行なトレースとして形成される場合がある。更に詳しく後述するように、プリント回路基板はバラン変成器３００のポートに電気的に接続可能な他の表面実装コンポーネントを含む場合がある。

図３に示すように、第１のラインセグメント３０４は、ポート３を形成する第１の端部３０４₁を含む。第１のラインセグメント３０４は、ポート２に接続した第２の端部３０４₂も含む。ポート２は、別個のシリンダ形ブロックとして描かれており、それは好ましくはビア（via）として形成されていることに注意されたい。このことは、ポート４およびここに図示された任意の他の類似の要素にも当てはまる。ラインセグメント３０８は、第１の端部３０８₁および第２の端部３０８₂を含む。図示したように、第１の端部３０８₁がポート５を形成する一方で第２の端部３０８₂がポート１を形成する。

各々のラインセグメントは、基板上のトレースの横幅Ｄで規定されたブロードサイド（broadside）（つまり幅が広い方の側面）を含む。好ましい実施形態として、図３に示した各々のラインセグメントは、本発明では限定はされないが同じ横幅Ｄを有する。当業者には周知のように、この寸法は、特に、垂直方向に対向する表面上に配置されたトレースに関して設計要件を満足するために変わる場合がある。

上述したように、ポート２およびポート４は、それぞれ好ましくはビア（via）またはビア・ホール（via-hole）によって形成される。好ましい実施形態では、これらのポートはそれぞれビアによって、ラインセグメントがその上に配設されたプリント回路基板の電力面に接続される。加えて、好ましい実施形態では、これらのポートは両方とも接地される。図３に示すように、ラインセグメント３１６の第１および第２の端部、すなわち３１６₁および３１６₂は、ポート２とポート４を形成するビアにそれぞれ接続される。加えて、ラインセグメント３１２の第１の端部３１２₁はポート４に接続される。ラインセグメント３１２の第２の端部３１２₂もビアに接続される。

本発明の実施の一形態として、各々のラインセグメント３０４、３０８、３１２および３１６は、プリント回路基板の一表面上にＣ字形ラインセグメントまたは導電性トレースを構成する。多層構造では、これらのラインセグメントまたは導電性トレースはプリント回路基板内に配設される場合もある。これも図３に示すように、ラインセグメント３０４および３１２は、ブロードサイドに沿う結合ライン（broadside coupled line ）を備える。加えて、ラインセグメント３０８および３１６も同様にブロードサイドに沿って結合したラインセグメントまたは伝送ラインを構成する。さらに、ラインセグメントの第１の端部３０８₁および３０４₁は、変成器３００の差動または平衡ポートを構成する。ラインセグメント３０８の第２の端部３０８₂は、変成器３００の不平衡ポートを構成する。本発明の実施の一形態によれば、平衡ポートと不平衡ポートは両方とも、変成器３００がその上に組み立てられたプリント回路基板の同一平面内または同一表面上に存在する。この点において、単一層上に差動または平衡出力を設けることによってプリント回路基板上の空洞内に取り付けられた能動コンポーネントに直接的に結合（インタフェース）することが可能となる。加えて、本発明の斯かる実施形態によれば、レイアウトは２枚の信号層のみを必要とする。さらに、伝送ラインが部分的に結合される場合、より高いモードのインピーダンスが実現可能となり、それによりオーム損失と占有エリアを小さく保つことが可能となる。標準的なプリント回路基板技術を使用して構築されるとき、変成器３００は０．１乃至２０ＧＨｚの周波数レンジから成る用途に利用されるのが望ましい。我々はここで述べた回路またはレイアウトを実施するために約０．２０センチ（２ミリ）（約０．０８インチ（８ミル））のトレース幅が使用可能であることを見出したが、トレース幅は基板材料の厚みに依存する。

次に、図４に本発明の実施の更なる一形態による表面実装可能なバラン変成器４００を示す。機能的には、変成器４００は図３の変成器３００と同じように働く。しかしながら、結合伝送ラインを構成するラインセグメントは異なった形状をしている。それらは折り曲げられている。特に、各々のラインセグメント４０４、４０８、４１２、および４１６は、ｙ軸について対称的に直列に繋がったＵ字形トレースのペアとして形成されている。図４のレイアウトは、プリント回路基板上のエリアのより有効な利用を可能にするとともに、より大きなフレキシビリティも可能にする。このことは、小型化が重要な場合に一般的に望ましい。図３との関係で既に議論したように、ポート３およびポート５は、信号を変成器４００に接続または結合するための平衡ポートを構成する。ポート１は、変成器に接続する不平衡ポートを構成する。ポート２およびポート４は、好ましくは基板の電力面に接続されるとともに、好ましくは接地されるビアから成る。

次、図５に本発明の実施の更なる一形態によるプリント回路基板５００の側面図を示す。図５に示すように、基板５００は、第１の表面層５１０、中間層５１６および第２の表面層５２０を含む。第１および第２の表面層５１０、５２０は、実質的に互いに平行に広がる平面（planar surfaces）を成す。これら２枚の表面層を分離する中間層５１６は、好ましくは誘電体から成る。各々のブロックＣ１、Ｃ２、Ｃ３、およびＣ４は、図示された表面上のラインセグメントまたはトレースを表す。これらのトレースは、既に述べたようなＣ字形状または図４の折り曲げられた形状をしている。ラインセグメントＣ１およびＣ２は、ブロードサイドに沿って垂直方向に部分的に結合した伝送ラインを構成する。ラインセグメントＣ３およびＣ４も同じようにブロードサイドに沿って垂直方向に部分的に結合した伝送ラインを構成する。既に言及したように、伝送ラインをそれらのブロードサイドに沿って垂直方向（つまり基板に垂直な方向）に部分的に結合させることによって、オーム損失を低く保ったまま、より高いモードのインピーダンスが実現可能である。しかしながら、結合ラインは、Ｃ１をＣ２の真上に来るように位置合わせし、Ｃ３をＣ４の真上に来るように位置合わせすることによって、ブロードサイドに沿って垂直方向に全面的に結合した伝送ラインを構成することに注意する。

前述の説明によれば、本発明の実施の１つの形態は、好ましくは片側で直列に繋がった少なくとも２本のＣ字形ブロードサイド結合ライン（ブロードサイドに沿って結合しされたライン）から成るプリントライン構造体であってポート３およびポート５が個別にその構造体から出るようにしたものである。加えて、ポート４は好ましくは、プリント回路基板の電力面に直接接続することができるあるいは同相信号（common mode signal）をタップするために使用することができるビアによって形成される。さらに、ポート１が構造体の反対側に出て、ポート２がこれも基板の電力面に直接接続することができるビアによって形成されるように、ラインは並列に接続される。本発明の斯かる形態によれば、ポート５とポート３はカプラから直接採られ、ポート４は両方のＣ字形カプラの接合点である。ポート１とポート２は金属化ビア・ホールを通じて採られる。更に、本発明の斯かる形態によれば、伝送ラインは図４に示したように折り曲げられる。さらに、結合ラインが図５に示したようにブロードサイドに沿って垂直方向に部分的に結合した伝送ラインである場合には、より高い奇モード（odd mode）インピーダンスがオーム損失を低く保ったまま実現することが可能である。加えて、結合ラインはブロードサイドに沿って垂直方向に全面的に結合した伝送ラインである場合がある。

図６に本発明の実施の別の形態として変成器７００の回路図を示す。図６によれば、ポート３およびポート４の間の差動信号は、インピーダンス変換（impedance transformation）Ｚ₁でポート１のシングルエンド信号（single ended signal）に変換される。Ｚ₁は次式によって与えられる。

Ｚ₀は、カプラ長が１／４波長に等しい場合の周波数に対して既に示したように、Ｚ_odd＊Ｚ_evenの平方根に等しい。ポート３およびポート４の同相信号は、ポート２のシングルエンド信号として変換される。誘導素子Ｌ１は、差動シングルエンド（バラン）変換の高周波性能を改善するために提供される。Ｌ１は伝送ラインの一部で構成される。ポート２は、コンポーネントを追加する必要なくＤＣ電流を回路に供給するためにも使用されることがある。本発明の実施の更なる形態によれば、図６のプリント回路基板レイアウトは、変成器がポートの１つを接地することによってシングルエンド変換に差動を与えることを望ましく可能にする。図７は図６の変成器の等価回路図である。

図８に本発明の実施の一形態による表面実装可能なバラン変成器１０００のレイアウトを示す。変成器１０００は、４つのポート１、２、３、および４を含む。変成器１０００は、５本のラインセグメント１００４、１００８、１０１２、１０１６、および１０２０を含む。ラインセグメント１００４、１００８は、プリント回路基板の第１の基板層（図示されていない）上に配置されている。各々のラインセグメント１００４、１００８は、それぞれ第１の端部１００４₁、１００８₁を含む。これらの第１の端部は、それぞれ変成器１０００の平衡ポート、ポート３、ポート４を構成する。ラインセグメント１００４、１００８は、それらの他端部を成すところで接合していることを除いてｘ軸について対称的に２本のＣ字形トレースを平面内に形成する。ビア１０２６に近い位置にあるその他端部は、図面には矢印１０３０で示されている。

第５のラインセグメント１０２０は、場所１０３０近くから図示されたラインセグメント１００８の２つ部分に平行かつ隣接して延びている。ラインセグメント１０２０は、図６および図７に示したインダクタＬ１を構成する。

同じく図に示すように、ラインセグメント１０１２は第１の端部１０１２₁と第２の端部１０１２₂を含む。ラインセグメント１０１２は、基板の第１の表面と平行に広がる第２の表面上の平面内に配置されている。ラインセグメント１００４と１０１２は、一緒になってブロードサイドに沿って垂直方向に結合した伝送ラインを構成する。同様に、ラインセグメント１００８と１０１６は、ブロードサイドに沿って垂直方向に結合した伝送ラインを構成する。加えて、ラインセグメント１０１６は、第１の端部１０１６₁と第２の端部１０１６₂を含む。第１の端部１０１６₁は、接地ビア（grounding via）１０２６で終端する。第２の端部１０１６₂は、第２の端部１０１２₂と一緒に接地ビア（grounding via）１０３２で終端する。我々は、便宜上、変成器１０００を０／１８０・４ポートネットワークもしくはマイクロ波ハイブリッド・レイアウトを構成するものと言う。

図９に二重平衡ダイオードミクサ（double balanced diode mixer）１１００の回路図を示す。本発明の実施の一形態によれば、ミクサ１１００は図１０に示すようにプリント回路基板上に配置（レイアウト）されることがある。図１０のミクサ・レイアウト１２００は、本発明の既に説明した形態に基づいて実装された１対のバラン変成器１２０４、１２０８を含む。特に、これらの変成器１２０４、１２０８は、それぞれブロードサイドに沿って垂直方向に結合したＣ字形伝送ラインのペアを含む。特に、局部発振器信号（local oscillator signal）は、不平衡ＬＯポート１２１２に印加される。局部発振器信号は、次に変成器１２０８によって差動または平衡ポート１２１６₁、１２１６₂を通じてダイオードリング１２１４と結合する。ＩＦポート１２２０に現れる中間周波数信号も同じく平衡ポート１２１６₁および１２１６₂でダイオードリング１２１４と結合する。

他方の変成器１２０４の平衡ポート１２２４₁、１２２４₂は、混合信号（mixed signals）を変成器１２０４の不平衡ＲＦポート１２３０に結合させる。回路１２００のミクサは、信号をミックスアップまたはミックスダウンする働きをすることができることは認識されるはずである。すなわち、それは局部発振器信号を中間周波数信号と混同してより周波数が高いＲＦ信号を生成する回路を構成することができる。他方、それは局部発振器信号をＲＦ信号と混合して中間周波数信号を生成する信号を構成することができる。

図１１に図１２に示した表面実装可能なバラン変成器に基づいてレイアウトされた二重平衡ミクサ１３００を示す。図示したように、図１２のミクサ１４００は２つのバラン変成器１４１０、１４２０を含む。バラン変成器１４１０は、図３との関係で議論されたレイアウトで構成される。変成器１４２０は、図８に議論されたハイブリッド・レイアウトで構成される。図示したように、ハイブリッド・レイアウト１４２０は、中間周波数信号がより都合良く局部発振器ポートの信号と結合し混合することを可能にする。斯かる点において、両方の信号は不平衡ポート１４２４と結合する。それらの信号は、次に平衡ポート１４３０₁および１４３０₂を通じてダイオードリング１４２８に提供される。ダイオードリング１４２８からのＲＦ信号は、平衡ポート１４３６₁および１４３６₂を通じて変成器１４１０の不平衡ポート１４３４と結合する。こうして、ハイブリッド変成器１４２０はより複雑でないレイアウトを可能にする。加えて、それがＲＦ信号と局部発振器をミクサまたはダイオードリング１４２８に結合するように混合順序を逆にしてハイブリッドを置くことによって、ミクサはダウンコンバータとして働く場合がある。

図１３、図１４、および図１５に、本発明の実施の更なる形態として、上述したレイアウトを使用して実施可能な他の電子デバイスの等価回路図を示す。図１３は、プッシュプル増幅器の等価回路を示した図である。本発明の実施の追加的な形態として、図１４は反射ＦＥＴミクサの等価回路を示した図で、図１５は二重平衡ＦＥＴミクサの等価回路を示した図である。これらのデバイスまたは電子回路は、それぞれ上述した変成器レイアウトを使用して有利に実施されることが可能である。これらの回路に我々の変成器を使うことによって、周波数帯域幅は低損失性能を保ちつつ有利に拡張される。加えて、ここに開示された変成器を使用して実施される回路は、共振が望まれる帯域幅で発生すること低減し（場合によっては防止し）、安定したインピーダンスを実現する。さらに、斯かる回路は有利に優れた位相／振幅整合も示す。

図１６に本発明の実施の一形態による多層プリント回路基板１８００を示す。この基板は、３枚の層１８０４、１８０８および１８１２を含む。これらの層は、それぞれｘ軸とｙ軸に沿って広がる平面を成す。また、各々の面は互いに平行に広がり、かつ互いにｚ軸に関して間隔を置いて配置されている。図示されているように、基板は多数のはんだパッド（solder pad）１８２０と空洞１８３０を含む。ダイオードリング１８３６は、空洞１８３０内に配置されている。ダイオードリングは、このとき図１０または図１４に関して述べたようにバラン変成器に接続される。特に、ＩＦ（intermediate frequency）ポートははんだパッド１８４０で形成されることがある。ＲＦおよびＩＦポートは、はんだパッド１８４４および１８４８であるいはその逆に形成されることがある。

ここまで本発明は特定の実施形態について説明がなされてきたが、これらの実施形態は単に本発明の原理と用途を説明するためのものであることは理解されたい。従って、上述した実施形態に多数の修正と変更を加えることができること、また本願特許請求の範囲の各請求によって画定される本発明の範囲を逸脱することなく、他の構成（アレンジ）も考案することができることは理解されたい。

従来技術によるグアネラ型１：４インピーダンス変成器の回路図である。二重平衡ミクサに使用される従来技術による変成器の回路図である。従来技術によるバラン変成器の等価回路図である。本発明の実施の一形態によるバラン変成器の等価回路図である。本発明の実施の一形態によるバラン変成器のレイアウトの斜視図である。本発明の実施の一形態によるバラン変成器のレイアウトの斜視図である。本発明の実施の一形態によるバラン変成器のレイアウトの側面図である。本発明の実施の一形態による変成器の回路図である。本発明の実施の一形態による図６の等価回路図である。本発明の実施の一形態によるバラン変成器のレイアウトの斜視図である。本発明の実施の一形態による二重平衡ダイオードミクサの回路図である。本発明の実施の一形態による二重平衡ダイオードミクサのレイアウトの斜視図である。本発明の実施の一形態による二重平衡ミクサの回路図である。本発明の実施の一形態による二重平衡ミクサのレイアウトの斜視図である。本発明の実施の一形態によるプッシュプル増幅器の回路図である。本発明の実施の一形態による反射ミクサの回路図である。本発明の実施の一形態による二重平衡ＦＥＴミクサの回路図である。本発明の実施の一形態による多層平面回路基板のレイアウトの斜視図である。

符号の説明

３００バラン変成器
３０４、３０８、３１２、３１６Ｃ字形ラインセグメント
３０８₁、３０４₁ 平衡ポート
３０８₂ 不平衡ポート

Claims

プリント回路基板に一体的に組み込むための表面実装可能なバラン変成器であって、
前記プリント回路基板の第１の層上に配置される第１の端部および第２の端部を有する第１のＣ字形ラインセグメントと、
前記プリント回路基板の前記第１の層上に配置される第１の端部および第２の端部を有する第２のＣ字形ラインセグメントと、
少なくとも一部が、前記第１のＣ字形ラインセグメントの少なくとも一部に平行でありかつ反対側になるように、前記プリント回路基板の前記第１の層とは反対側でかつ平行な第２の層上に配置される第３のＣ字形ラインセグメントと、
少なくとも一部が、前記第２のＣ字形ラインセグメントの少なくとも一部に平行でありかつ反対側になるように、前記第２の層上に配置される第４のＣ字形ラインセグメントと、を具備し、
前記第１および第２のＣ字形ラインセグメントの第１の端部は、当該変成器に接続するための平衡ポートを前記プリント回路基板の前記第１の層上に提供し、前記第１のＣ字形ラインセグメントの第２の端部は当該変成器に接続するための不平衡ポートを前記プリント回路基板の前記第１の層上に提供する、ことを特徴とする表面実装可能なバラン変成器。
前記第３および第４のＣ字形ラインセグメントは、誘電体によって第１および第２のＣ字形ラインセグメントから隔離されていることを特徴とする請求項１に記載の表面実装可能なバラン変成器。
前記平衡ポートは、前記プリント回路基板の前記第１の層上に前記不平衡ポートの向かい側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の表面実装可能なバラン変成器。
プリント回路基板に一体的に組み込むための表面実装可能なバラン変成器であって、
前記プリント回路基板の第１の層上に配置される第１の端部および第２の端部を有する第１のＣ字形ラインセグメントと、
前記プリント回路基板の前記第１の層上に配置される第１の端部および第２の端部を有する第２のＣ字形ラインセグメントと、
前記バラン変成器の前記第１の層を前記プリント回路基板の電力面に結合する金属化ビア・ホールによって形成された第１のポートと、具備し、
前記各Ｃ字形ラインセグメントのそれぞれの第１の端部は、当該変成器に接続するための平衡ポートを前記プリント回路基板の前記第１の層上に提供し、前記第１のＣ字形ラインセグメントの第２の端部は当該変成器に接続するための不平衡ポートを前記プリント回路基板の前記第１の層上に提供する、ことを特徴とする表面実装可能なバラン変成器。
前記プリント回路基板の前記第１の層上に平衡ポートを提供する前記各Ｃ字形ラインセグメントの第１の端部に隣接した位置にある金属化ビア・ホールによって形成された第２のポートを更に具備することを特徴とする請求項４に記載の表面実装可能なバラン変成器。
前記第１および第２のＣ字形ラインセグメントの各々は、前記第１および第２のＣ字形ラインセグメントの各々が互いに直列に繋がった１対のＵ字形部分を形成するように折り曲げられていることを特徴とする請求項４に記載の表面実装可能なバラン変成器。
第１の平面層およびこの第１の平面層とは反対側にかつ平行に配置された第２の平面層と、
当該プリント回路基板の第１の平面層上に配置された第１の端部および第２の端部を有する第１のＣ字形ラインセグメントと、
少なくとも一部が、前記プリント回路基板の前記第１の平面層上に配置された前記第１のＣ字形ラインセグメントの少なくとも一部に平行でありかつ反対側になるように、当該プリント回路基板の前記第２の平面層上に配置された第１の端部および第２の端部を有する第２のＣ字形ラインセグメントと、
当該プリント回路基板の前記第１の平面層上に配置された第１の端部および第２の端部を有する第３のＣ字形ラインセグメントと、
少なくとも一部が、前記プリント回路基板の前記第１の平面層上に配置された前記第３のＣ字形ラインセグメントの少なくとも一部に平行でありかつ反対側になるように、当該プリント回路基板の前記第２の平面層上に配置された第１の端部および第２の端部を有する第４のＣ字形ラインセグメントと、
前記第１の平面層上に配置され、前記第１および第３のＣ字形ラインセグメントの前記第２の端部に接続された一方の端部、および第１の不平衡ポートを前記プリント回路基板の前記第１の平面層上に形成する他方の端部を有する第５のラインセグメントと、を具備し、
前記第１のＣ字形ラインセグメントの第１の端部と前記第３のＣ字形ラインセグメントの第１の端部は前記第１の平面層上に平衡ポートを形成し、前記第２のＣ字形ラインセグメントの第１の端部は第２の不平衡ポートを前記プリント回路基板の第２の平面層上に形成する、ことを特徴とするプリント回路基板。
前記各Ｃ字形ラインセグメントは、前記各Ｃ字形ラインセグメントが互いに直列に繋がった１対のＵ字形部分を有するように折り曲げられていることを特徴とする請求項７に記載のプリント回路基板。
前記第２のＣ字形ラインセグメントの第２の端部は、金属化ビアを通じて当該プリント回路基板の第２の平面層上で接地されていることを特徴とする請求項７に記載のプリント回路基板。
第１の平面層およびこの第１の平面層とは反対側にかつ平行に配置された第２の平面層と、
前記第１の平面層内に形成された空洞内に配置された電子回路と、
前記第１の平面層上に第１の不平衡ポートおよび該第１の不平衡ポートと向かい合った第１の平衡ポートを有する第１のバラン変成器と、
前記第１の平面層上に第２の不平衡ポートおよび該第２の不平衡ポートと向かい合った第２の平衡ポートを有する第２のバラン変成器と、を具備し、
前記第１および第２の平衡ポートは前記電子回路に接続されており、
前記第１のバラン変成器および第２のバラン変成器の各々は、
前記プリント回路基板の前記第１の平面層上に配置される第１の端部および第２の端部を有する第１のＣ字形ラインセグメントと、
前記プリント回路基板の前記第１の平面層上に配置される第１の端部および第２の端部を有する第２のＣ字形ラインセグメントと、
少なくとも一部が、前記プリント回路基板の前記第１の平面層上に配置された前記第１のＣ字形ラインセグメントの少なくとも一部に平行でありかつ反対側になるように、前記プリント回路基板の前記第２の平面層上に配置される第３のＣ字形ラインセグメントと、
少なくとも一部が、前記プリント回路基板の前記第１の平面層上に配置された前記第２のＣ字形ラインセグメントの少なくとも一部に平行でありかつ反対側になるように、前記プリント回路基板の前記第２の平面層上に配置される第４のＣ字形ラインセグメントと、を具備し、
前記第１および第２のＣ字形ラインセグメントの第１の端部は、前記プリント回路基板の前記第１の平面層上に、電子デバイスに接続された前記第１および第２の平衡ポートのうち１つを形成し、
前記第１のＣ字形ラインセグメントの第２の端部は、前記プリント回路基板の前記第１の平面層上に、前記第１および第２の不平衡ポートのうち１つを提供する、ことを特徴とするプリント回路基板。
前記電子回路は、ダイオードリング、ミクサおよび増幅器から成るグループから選ばれたデバイスを構成する、ことを特徴とする請求項１０に記載のプリント回路基板。
前記第１の平衡ポートは、前記第１の不平衡ポートによって前記ダイオードリングに結合される局部発振器信号に接続可能であることを特徴とする請求項１１に記載のプリント回路基板。
前記第２の不平衡ポートは前記ダイオードリングからの高周波信号を前記第２の平衡ポートに結合させることを特徴とする請求項１２に記載のプリント回路基板。