JPH0722251B2 - 結合装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、シングル・エンド回路及び平衡回路を結合す
る結合装置、特にインピーダンス整合された結合装置に
関する。

［従来の技術］ シングルエンド信号回路及びプッシュプル信号回路間を
高周波数にて変換する装置には様々なものがあり、これ
らはしばしば平衡不平衡変成器（バラン）と呼ばれてい
る。これらの装置は、インピーダンス変換を行うことが
でき、一般に、シングルエンド側及びプッシュプル側を
有する高周波変成器として作用する。その装置が目的と
する周波数帯域、扱うことのできる電力容量、及び回路
インピーダンスに応じて様々に設計が異なる。インピー
ダンス変換は、変成器の巻数比及び直列、並列の伝送線
路の種々の形態により達成できる。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、これらの装置の多くは、形状がかさばっていた
り、正確なインピーダンス変換ができなかったりしてい
る。例えば、もしインピーダンス変換がコイル同士の巻
数比の関数であるとすると、巻数の整数比でしか変換比
を決めることができず、あるアプリケーションから他の
アプリケーションへの変更を容易にすることができなか
った。

したがって、本発明の目的は、正確なインピーダンス変
換でシングルエンド形式を差動形式にする改良された結
合装置を提供することである。

本発明の他の目的は、構造が簡単で、動作効率のよく、
シングルエンド形式を差動形式にする改良された結合装
置を提供することである。

本発明の更に他の目的は、周波数帯域幅が非常に高く、
シングルエンド形式を差動形式にする改良された結合装
置を提供することである。

［課題を解決するための手段及び作用］ 本発明によれば、シングルエンド形式対差動形式の結合
装置は、例えば同軸である入力伝送線路、即ち不平衡入
力信号を受けるケーブルと、例えば同軸である１対の出
力伝送線路、即ち、位相が正確に逆の平衡出力信号を供
給するケーブル（実際には、２つの同じ導線で構成して
もよい）とを具えている。第１同軸線路、即ち入力同軸
線の内側及び外側導体を、１対の平衡出力線の外側導体
と夫々接続すると共に、出力同軸線路の内側導体を互い
に接続する。総てのケーブルの外側導体は接地基準なの
で、入力信号が接地に分路するのを避けるために、付加
的なインピーダンスを出力同軸線路の一方の接地間に挿
入する。好適な形態としては、１つ以上のフェライト環
状磁気回路を、入力同軸線の内側導体によって駆動され
る外側導体に同軸な位置関係で配置する。

入力においてインピーダンス整合を行なうために、入力
同軸線路の外側及び内側導体間に分路抵抗を配置する。
また、分岐出力においてインピーダンス整合を行なうた
めに、第２の抵抗器を、差動出力同軸線路の内側導体間
で、外側導体が設けられているのと同じ物理的位置、即
ち出力同軸線路の隙間の部分に設ける。実際の隙間は極
めて狭く、実質的に正確な平衡が達成できる。

本発明の要旨は、本明細書に記載されている。しかし、
本発明の構成及び動作方法は、本発明の利点及び目的と
共に、添付図を参照した以下の説明より理解できよう。
なお、添付図において、同じ素子は、同じ参照番号で示
す。

［実施例］ 第１図は、本発明によるシングルエンド対差動結合装置
の側面図、第２図は、第１図に示した装置の接続部分の
構造を示す斜視図、第３図は、第１図に示す装置を模式
的に示した図である。これらの図に示すように、本発明
の結合装置は、好適には、同軸伝送線路、即ちケーブル
である第１伝送線路、即ち入力伝送線路（10）と、好適
には同軸伝送線路、即ちケーブルである第２伝送線路
（12）と、好適には、同軸伝送線路、即ちケーブルであ
る第３伝送線路（14）とを具えている。説明の都合上、
シングルエンド入力信号を（図示しない手段によって）
ケーブル（10）に印加し、ケーブル（12）及び（14）の
離間した端部に平衡出力信号を供給すると仮定する。各
同軸ケーブルの外部導体は、同じ基準電位源、即ち、接
地に接続されている。

本発明の好適な実施例において、入力同軸ケーブル（1
0）は、出力ケーブル（12）及び（14）の外側導体間に
溝又は隙間（16）がある位置において、出力ケーブル
（12）及び（14）と直接結合している。実際には、ケー
ブル（12）及び（14）は、同軸的に延びる導電路、即ち
ケーブルの一部を形成し、隙間（16）によって分離また
は切断されている形式でもよい。同軸ケーブル（10）の
内側導体（20）は、ケーブル（14）の外側導体（22）と
直接接続されており、ケーブル（10）の外側導体（24）
は、例えば導体タブ（28）によって、ケーブル（12）の
外側導体（26）と直接接続している。よって、隙間の間
隔は、ケーブル（10）の内側導体と外側導体との間隔に
略等しいか、又は狭い。この装置の最高周波数性能は、
差動出力外側導体の隙間を物理的に小さくすることによ
って向上する。

インピーダンス整合を行うために、分路抵抗器（30）
を、隙間の近傍で、ケーブル（10）の内側導体と外側導
体との間に設ると共に、直列抵抗器（32）を、やはり隙
間の近傍で、同軸ケーブル（12）の内側導体（34）と同
軸ケーブル（14）の内側導体（36）との間に設ける。詳
細に後述する如く、これらの抵抗器は、装置の入力端及
び出力端における所望のインピーダンス整合を行なう。
しかし、本発明の実施例として、これらの抵抗器の一方
がなかったとしても、入力整合または出力整合のみなら
可能である。抵抗器（32）を用いて所望の出力整合を得
るときは、隙間（16）は、抵抗器の挿入を可能にするた
めに、そうでない場合よりもいくらか大きめにする。そ
のようにしたとしても、実際の抵抗器によって、大変良
好な結果が得られる。

本発明は、第２図及び第３図のようなやや模式的な図、
特に第２図を参照することによって良く理解されよう。
これらの図は、図示することのみを目的としているが、
第１図を参照して上述したように、様々な同軸伝送線路
の実際の間隔は、適当に設定される。同様に、上述し図
示した各部品の値は、単なる例であり、50オームの非平
衡入力を、互いに平衡にした１対の50オーム出力とす
る。

詳細に後述するように、同軸ケーブル（14）における隙
間（16）近傍の入力端と接地された出力端との間に、外
側導体（22）を取り囲むようにして、フェライト環状磁
気回路（40）が設けられている。この環状磁気回路の目
的は、接地に対してインピーダンスをつくり、入力ケー
ブルの内側導体（20）が接地に分路するのを防止するこ
とにある。

本発明は、抵抗器（30）及び（32）を採用し、これらの
抵抗器の値によって実際に選択できるインピーダンス整
合機能を部分的に達成している。当業者に理解できるよ
うに、この装置は、損失が全くないわけではない。しか
し、この装置は、オシロスコープ・システムによる測定
に一般に関連し、できるだけ最高の周波数範囲における
低レベル信号用に設計されているか、又は、デジタル集
積回路に関するロジック信号を通過させるように設計さ
れている。あらゆる場合において、５ギガ・ヘルツを超
える周波数帯域が達成される。

例えば、50オームの入力からプッシュプル50オームの出
力に低周波で整合させるのに使用する簡単な抵抗整合回
路の設計例としては、70.7オームの２個の抵抗器を用い
る。そのうちの１つの抵抗器は、シングルエンド入力を
分路させるように配置し、別の１つの抵抗器は、100オ
ームの負荷回路（50オームの回路が２つ直列になったも
の）と直列に接続される。本発明は、極めて高い周波数
において、出力の振幅と位相をよくバランスさせなが
ら、一般的な形式のインピーダンス整合を実現する。抵
抗器（32）は、上述の如く、好適には70.7オームである
が、出力伝送線の内側導体と直列になっている。しかし
ながら、入力伝送線路の分路抵抗器（30）の値は高く、
特定の実施例では約120オームである。これは、この好
適な実施例において、抵抗器（30）は、ケーブル（10）
の内側導体と、フェライト環状磁気回路（40）によって
作りだされる接地との間のインピーダンスに対して並列
になっているためである。なお、この環状磁気回路（4
0）は、入力信号に対して並列となっている短絡回路イ
ンピーダンスを上昇させるために用いられている。この
短絡回路インピーダンスは、約180オームにまで上昇す
る。抵抗器（30）の120オームという値と並列になった1
80オームという値は、入力インピーダンス整合として望
ましい約70.7オームの抵抗値を与える。

ケーブルの入力信号が短絡するのを防止するように、接
地に対する所望インピーダンスを設けるために、環状磁
気回路（40）の位置に、その他の手段を設けてもよい。
よって、同軸ケーブル（14）自体を巻いてコイルのイン
ダクタンスとしてもよく、あるいは、もしある種のツイ
ン伝送線路を同軸ケーブル（14）の代わりに用いるなら
ば、この導電路は、バイファイラー巻きにして、所望の
インピーダンスを得てもよい。しかしながら、フェライ
ト環状磁気回路を用いることは、所望のインピーダンス
値を得るのに小形で効果的な方法である。１対のフェラ
イト環状磁気回路は、関心のある信号周波数が、約５メ
ガヘルツ以下に下がるまで、インピーダンスの分路値を
上昇させるのに有用である。また、大形のフェライト環
状磁気回路や、環状磁気回路の多くは、低周波特性まで
拡張でき、５メガヘルツの周波数が本発明の装置の大部
分の目的にとって好適である。しかし、環状磁気回路に
よるインピーダンスを、並列に接続した抵抗器（30）を
用いることなく、例えば70.7オームに実質的に減少させ
ることは、あまりうまくいかない。環状磁気回路は、外
側導体の接地に対するインピーダンスを上昇させるが、
平衡出力、即ちケーブル（14）の離れた端部において発
生する出力は、環状磁気回路によっては実質的に影響さ
れない。なぜなら、内側導体及び外側導体の伝送線路の
信号電流は、この環状磁気回路内に反対向きで、打ち消
し合う磁束をつくるからである。

第４図は、上述したように、抵抗器（32）を省いた実施
例を模式的に示したものである。この実施例は、ケーブ
ル（10）の離れた端部における50オームの入力のみに対
してインピーダンス整合を行う。同軸ケーブル（14）及
び（12）の両方の出力において結合した50オームの負荷
と、環状磁気回路（40）の影響によって生じ、入力と並
列な180オームの抵抗値とを考慮すると、この場合、220
オームの抵抗器（30）を用いて入力整合を行う。

第５図は、同軸ケーブル（12）及び（14）の離れた端部
において出力が整合されているが、ケーブル（10）の入
力においては整合されていない実施例を示したものであ
る。この場合、抵抗器（32）は、好適には61オームであ
る。

第６図、第７図及び第８図は、夫々本発明の実施例を模
式的に示したもので、第３図、第４図、第５図と夫々類
似した実施例を示している。第６図の場合、入力と出力
の両方のインピーダンスが整合しており、第７図の場
合、入力インピーダンスのみが整合しており、第８図の
場合、出力インピーダンスのみが整合している。しかし
ながら、これらの実施例の夫々は、同軸伝送線路（10）
及び（12）の両方を取り囲むように、もう１つの環状磁
気回路（44）を設けている。各伝送線路の離れた端部
（即ち伝送線路（10）の入力端、及び伝送線路（12）、
（14）の出力端）は接地されており、追加された環状磁
気回路は、これら３本の伝送線路の接合点と接地との間
を特に絶縁している。当然のことながら、環状磁気回路
（44）は、フェライト材料によって形成された複数の環
状磁気回路の形態をとってもよい。

さらに別の実施例によれば、環状磁気回路（40）は、第
６図、第７図及び第８図に示す実施例の形態から省くこ
とも可能である。この場合、環状磁気回路（44）を用い
て、伝送線路（10）の出力端における信号の分路を防止
するためのインピーダンスを提供する。よって、環状磁
気回路（44）は、伝送線路（10）及び（12）の両方の離
れた端部（右側）における共通接地を、入力伝送線路
（10）と出力伝送線路との接合点から絶縁している。し
かしながら、環状磁気回路（44）のみよりも、同軸伝送
線路（14）の周りに環状磁気回路（40）を設ける方が好
ましい。

本発明は、同軸伝送線路、即ち、同軸ケーブルとの関係
で説明してきた。これは好適な実施例であるか、例え
ば、２本組の伝送線路、即ちツイストペア伝送線路等の
その他の平衡線路の形態をとってもよい。さらに、例え
ば、出力ケーブル（14）に対応する脚（leg）におい
て、所望の誘導リアクタンスを得るために様々な伝送線
路の形態が考えられる。よって、上述の如く、脚として
の伝送線路（14）は、所望のインピーダンスを提供する
ために、適当な長さのインダクタとなるように巻かれて
もよいし、フェライト・コア上にバイファイラー巻きに
されてもよい。その代わりに、相互インダクタンスを有
するコイルを、インピーダンスが付加されるべき部分の
伝送線路の導体中に挿入してもよい。しかし、最初に説
明し、図示した実施例は、環状磁気回路の代わりに上述
した他の様々な誘導手段と比較して、はるかにコンパク
トで、容易に平衡が得られるために、好適である。

さらに、本発明は、シングルエンド入力及び平衡したプ
ッシュプル出力との関わりで説明してきたが、入力及び
出力の機能は逆にできる。すなわち入力がプッシュプル
で、出力をシングルエンドとすることもできる。

［発明の効果］ 本発明により、シングルエンド形式及びプッシュプル形
式間の変換を行う際、インピーダンス整合を正確に、且
つ容易に行える結合装置が得られる。この結合装置は、
構成が簡単で、非常に高い周波数帯域が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の結合装置の好適な実施例の側面図、第
２図は第１図に示した装置の接続部分の構造を示す斜視
図、第３図は第１図に示す装置を模式的に示す図、第４
図は本発明の他の実施例を模式的に示す図、第５図は本
発明の更に他の実施例を示す図、第６図、第７図及び第
８図は本発明の更に他の実施例を模式的に示す図であ
る。 （10）は第１伝送線路、（12）は第２伝送線路、（14）
は第３伝送線路、（16）は隙間、（30）及び（32）は抵
抗器、（40）は環状磁気回路である

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】信号路用第１導体、及び該第１導体から離
   間され基準電位源に結合された第２導体を有する第１伝
   送線路と、 信号路用第３導体、及び該第３導体から離間され上記基
   準電位源に結合されると共に上記第１伝送線路の第２導
   体に結合された第４導体を有する第２伝送線路と、 信号路用第５導体、該第５導体から離間され且つ上記第
   １伝送線路の第１導体に結合されると共に上記第２伝送
   線路側以外で上記基準電位源に結合された第６導体を有
   する第３伝送線路と、 上記第３伝送線路の上記第２伝送線路側の空間的位置に
   配置され、上記第１伝送線路の第１導体が上記第３伝送
   線路の上記第６導体を介して上記基準電位源に分路する
   のを阻止する第１インピーダンスとを具え、 上記第２及び第３伝送線路の上記第３及び第５導体間、
   並びに上記第１伝送線路の上記第１導体及び上記基準電
   位源間は、夫々第２及び第３インピーダンスを介しての
   結合となるか、夫々直接結合及び上記第３インピーダン
   スを介しての結合となるか、又は、夫々上記第２インピ
   ーダンスを介しての結合及び非結合となり、 上記第１伝送線路はシングル・エンド信号用であり、上
   記第２及び第３伝送線路は平衡信号用であり、上記第１
   伝送線路並びに上記第２及び第３伝送線路の間でシング
   ル・エンド信号及び平衡信号間の変換を行うことを特徴
   とする結合装置。