(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の誘電体層と、該第１の誘電体層の上に積層された第２の誘電体層と、該第２の誘電体層の上に積層された第３の誘電体層と、前記第１の誘電体層の下面に配された第１の接地電極と、前記第１および第２の誘電体層の間に配された第１〜第３の伝送線路と、前記第２および第３の誘電体層の間に配された第４〜第６の伝送線路と、前記第３の誘電体層の上面に配された第２の接地電極とから成り、
前記第１および第４の伝送線路、ならびに前記第２および第５の伝送線路、ならびに前記第３および第６の伝送線路は、それぞれ略同一の長さを有し、前記第２の誘電体層を挟んでそれぞれの幅の少なくとも一部が積層方向から見て重なるように平行に対向させて配され、前記第１および第２の接地電極は、積層方向から見て前記第１〜第６の伝送線路を覆うように配されており、
前記第１および第３の伝送線路は一端に開放端を有し、前記第１および第３の伝送線路の他端はそれぞれ前記第２の伝送線路の両端に電気的に接続されているとともに、前記第４および第６の伝送線路は一端に開放端を有し、前記第４および第６の伝送線路の他端はそれぞれ前記第５の伝送線路の両端に電気的に接続されており、
前記第１の伝送線路の前記開放端に不平衡端子が、前記第４の伝送線路の前記他端に第１の平衡端子が、前記第６の伝送線路の前記他端に第２の平衡端子が、それぞれ電気的に接続されていることを特徴とするバラン装置。
【請求項２】
前記不平衡端子が、前記第１の伝送線路の前記開放端に代えて、前記第１の伝送線路の途中にまたは前記第２の伝送線路に電気的に接続されていることを特徴とする請求項１記載のバラン装置。
【請求項３】
前記第１の平衡端子が、前記第４の伝送線路の前記他端に代えてその前記開放端または途中に、前記第２の平衡端子が、前記第６の伝送線路の前記他端に代えてその前記開放端または途中にそれぞれ電気的に接続されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載のバラン装置。
【請求項４】
前記第１の平衡端子が前記第４の伝送線路の前記他端に代えて、前記第２の平衡端子が前記第６の伝送線路の前記他端に代えて、それぞれ前記第５の伝送線路の途中に電気的に接続されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載のバラン装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば携帯電話や無線ＬＡＮ等の無線通信機器その他の各種通信機器等において使用される高周波回路用のバラン装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
バラン装置とは、不平衡伝送線路を伝搬する不平衡信号と平衡伝送線路を伝搬する平衡信号とを相互に変換するためのバラン回路を用いた信号変換素子である。例えば、バラン装置の不平衡端子に不平衡信号を入力した場合、バラン装置の平衡端子には、互いに位相が180度異なり（逆相）、振幅が等しい２つの平衡信号が出力されることとなる。
【０００３】
高周波信号を伝送する不平衡伝送線路と平衡伝送線路とを接続するバラン装置としては、分布定数によるものとして伝送線路により構成されるものがある。このような従来のバラン装置の例を図５に回路図で示す。
【０００４】
図５において、10は第１の伝送線路、11および12は第１の伝送線路10と同一平面上で平行もしくは３次元的に平行に配置されて電磁界的に結合したほぼ等しい長さを有する第２および第３の伝送線路、ＩＮは第１の伝送線路10に設けた不平衡端子の一方による入力端子、ＯＵＴ１およびＯＵＴ２は第２の伝送線路および第３の伝送線路の対向する一端同士に設けた平衡端子の両方による出力端子である。そして、図５に示す例では第１の伝送線路の入力端子ＩＮと反対側の他端を開放端とし、第２の伝送線路および第３の伝送線路の出力端子ＯＵＴ１・ＯＵＴ２と反対側の他端をそれぞれ接地した構成となっていた。
【０００５】
このような構成を持つバラン装置は広帯域な周波数特性を持つ（例えば、非特許文献１参照。）。そして、図４に構成をブロック図で示すような無線装置に利用される。
【０００６】
図４において、高周波信号はアンテナによって受信され、ＲＦ増幅器によって増幅される。ＲＦ増幅器により発生する不要な信号を帯域通過フィルタにより
遮断する。次にミキサの平衡入力端子に帯域通過フィルタの不平衡端子を繋ぐため、バラン装置を用いる。
【０００７】
【非特許文献１】
チン・ミン・ツァイ、クルディップ・Ｃ・グプタ(Chin-ming Thai and Kuldip C. Gupta)著「ア・ゼネラライズド・モデル・フォー・カップルド・ラインズ・アンド・イッツ・アプリケーションズ・トゥ・ツーレイヤーズ・プラナー・サーキッツ（A Generalized Model for Coupled Lines and its Applications to Two-Layer Planar Circuits）」，（米国），アイトリプルイー・トランザクションズ・オン・マイクロウエーブ・セオリー・アンド・テクノロジー（IEEE Trans. Microwave Theory Tech.），1992年12月，40巻，12号，ｐ．2190〜2199
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のバラン装置は、広帯域な周波数特性を有するため、図４に示すように、無線装置にはＲＦ増幅器とミキサとの間に帯域通過フィルタとバラン装置とを必要とするという問題点があった。これは無線装置のさらなる小型化の妨げになっていた。
【０００９】
本発明は、上記問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的は、伝送線路により構成されたバラン装置において、帯域通過フィルタの特性を有する、無線装置の小型化に好適なバラン装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１のバラン装置は、第１の誘電体層と、この第１の誘電体層の上に積層された第２の誘電体層と、この第２の誘電体層の上に積層された第３の誘電体層と、前記第１の誘電体層の下面に配された第１の接地電極と、前記第１および第２の誘電体層の間に配された第１〜第３の伝送線路と、前記第２および第３の誘電体層の間に配された第４〜第６の伝送線路と、前記第３の誘電体層の上面に配された第２の接地電極とから成り、前記第１および第４の伝送線路、ならびに前記第２および第５の伝送線路、ならびに前記第３および第６の伝送線路は、それぞれ略同一の長さを有し、前記第２の誘電体層を挟んでそれぞれの幅の少なくとも一部が積層方向から見て重なるように平行に対向させて配され、前記第１および第２の接地電極は、積層方向から見て前記第１〜第６の伝送線路を覆うように配されており、前記第１および第３の伝送線路は一端に開放端を有し、前記第１および第３の伝送線路の他端はそれぞれ前記第２の伝送線路の両端に電気的に接続されているとともに、前記第４および第６の伝送線路は一端に開放端を有し、前記第４および第６の伝送線路の他端はそれぞれ前記第５の伝送線路の両端に電気的に接続されており、前記第１の伝送線路の前記開放端に不平衡端子が、前記第４の伝送線路の前記他端に第１の平衡端子が、前記第６の伝送線路の前記他端に第２の平衡端子が、それぞれ電気的に接続されていることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の第１のバラン装置によれば、不平衡端子から供給された高周波信号は第１の伝送線路を伝わり、一部は直接電気的に接続された第２の伝送線路を伝わり、一部は、第１および第４の伝送線路が第２の誘電体層を挟んで一部が積層方向から見て重なるように平行に対向させて配されていることにより電磁気的に結合されているので、第４の伝送線路へと伝わる。同様にして他の伝送線路へも高周波信号が伝わっていく。ここで、第２の伝送線路および第５の伝送線路の長さ方向の中心付近が電気的にゼロ電位となるように、第１と第４の伝送線路の長さと、第１と第４の伝送線路の自己インピーダンスおよび第１と第４の伝送線路間の相互インピーダンスとを、また第３と第６の伝送線路の長さと、第３と第６の伝送線路の自己インピーダンスおよび第３と第６の伝送線路間の相互インピーダンスとを、また第２と第５の伝送線路の長さと、第２と第５の伝送線路の自己インピーダンスおよび第２と第５の伝送線路間の相互インピーダンスとを適切に設定する。これにより、第５の伝送線路の長さ方向の中心付近を節とし第４の伝送線路および第６の伝送線路の開放端を腹とした電圧定在波が生じ、第５の伝送線路の長さ方向の中心付近が電圧定在波の節となるため、第５の伝送線路の両端にある第１および第２の平衡端子間に位相差が約180度である出力電圧の信号が取り出せて、バラン装置としての特性が得られる。また、第３の伝送線路と第６の伝送線路は片端が開放となるため、容量性の結合線路共振器を構成することができて、第２の伝送線路および第５の伝送線路は長さ方向の中心付近が電気的にゼロ電位となるため、誘導性の結合線路共振器を構成することができる。これにより容量性の結合線路共振器と誘導性の結合線路共振器が電気的に接続されることとなり帯域通過のフィルタ特性を有する回路をもつバラン装置を提供することができる。
【００１２】
また、本発明の第２のバラン装置は、本発明の第１のバラン装置の構成において、前記不平衡端子が、前記第１の伝送線路の前記開放端に代えて、前記第１の伝送線路の途中にまたは前記第２の伝送線路に電気的に接続されていることを特徴とするものである。
【００１３】
本発明の第２のバラン装置によれば、不平衡端子が第１の伝送線路の途中にまたは第２の伝送線路に接続される場合には、前記第１の伝送線路の前記開放端から前記第２の伝送線路の長さ方向の中心付近（電気的にゼロ電位）に向かってインピーダンスがゼロとなるので、本発明の第１のバラン装置の不平衡端子の入力インピーダンスに対して、不平衡端子が低い入力インピーダンスを有するバラン装置を提供することができる。
【００１４】
また、本発明の第３のバラン装置は、本発明の第１のバラン装置または本発明の第２のバラン装置の構成において、前記第１の平衡端子が、前期第４の伝送線路の前記他端に代えてその前記開放端または途中に、前記第２の平衡端子が、前記第６の伝送線路の前記他端に代えてその前記開放端または途中にそれぞれ電気的に接続されていることを特徴とするものである。
【００１５】
本発明の第３のバラン装置によれば、本発明の第１のバラン装置または本発明の第２のバラン装置の第１の平衡端子および第２の平衡端子の入力インピーダンスに対して、第１の平衡端子または第２の平衡端子が、第４または第６の伝送線路の他端からそれぞれの開放端に向かってインピーダンスが大きくなる伝送線路の途中にまたは開放端に接続されることから、第1および第2の平衡端子が高い入力インピーダンスを有するバラン装置を提供することができる。
【００１６】
また、本発明の第４のバラン装置は、本発明の第１のバラン装置または本発明の第２のバラン装置の構成において、前記第１の平衡端子が前記第４の伝送線路の前記他端に代えて、前記第２の平衡端子が前記第６の伝送線路の前記他端に代えて、それぞれ前記第５の伝送線路の途中に電気的に接続されていることを特徴とするものである。
【００１７】
本発明の第４のバラン装置によれば、本発明の第１のバラン装置の第１の平衡端子および第２の平衡端子の入力インピーダンスに対して、第１の平衡端子または第２の平衡端子が、第４または第６の伝送線路の他端から第５の伝送線路の長さ方向の中心付近（電気的にゼロ電位）に向かってインピーダンスがゼロとなる伝送線路の途中に接続されることから、第1および第2の平衡端子の入力インピーダンスが低い入力インピーダンスを有するバラン装置を提供することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のバラン装置を図面を参照しつつ説明する。
【００１９】
図１は本発明の第１のバラン装置の実施の形態の一例を示す回路図である。図２は本発明の第１のバラン装置の実施の形態の一例を積層方向から見た透視平面図、図３（ａ）は図２におけるａ−ａ’線断面図、図３（ｂ）は図２におけるｂ−ｂ’線断面図である。
【００２０】
図１〜図３において、21は第１の誘電体層、22は第１の誘電体層の上に積層された第２の誘電体層、23は第２の誘電体層の上に積層された第３の誘電体層、31は第１の誘電体層の下面に配された第１の接地電極、１〜３は第１および第２の誘電体層21・22の間に配された第１〜第３の伝送線路、４〜６は第２および第３の誘電体層22・23の間に配された第４〜第６の伝送線路、32は第３の誘電体層23の上面に配された第２の接地電極である。
【００２１】
そして、第１および第４の伝送線路１・４、ならびに第２および第５の伝送線路２・５、ならびに第３および第６の伝送線路３・６は、それぞれ長さの差が20％以内で略同一の長さを有し、第２の誘電体層22を挟んでそれぞれの幅の少なくとも一部が積層方向から見て重なるように平行に対向させて配され、第１および第２の接地電極31・32は、積層方向から見て第１〜第６の伝送線路１〜６を覆うように配されている。
【００２２】
そして、さらに第１および第３の伝送線路１・３は一端に開放端を有し、前記第１および第３の伝送線路１・３の他端はそれぞれ第２の伝送線路２の両端に電気的に接続されているとともに、第４および第６の伝送線路４・６は一端に開放端を有し、第４および第６の伝送線路４・６の他端はそれぞれ第５の伝送線路５の両端に電気的に接続されており、第１の伝送線路１の開放端または途中に不平衡端子ＩＮが、第４の伝送線路４の他端に第１の平衡端子ＯＵＴ１が、第６の伝送線路の他端に第２の平衡端子ＯＵＴ２が、それぞれ電気的に接続されている。
【００２３】
なお、図２では伝送線路１〜６についての構成を示すため、第１および第２の接地電極31・32を図示から省いている。本発明の第１のバラン装置において、接地電極31・32は、第１〜第６の伝送線路１〜６に伝わる高周波信号の帰路の役割を担うと伴に、不平衡端子ＩＮならびに第１と第２の平衡端子ＯＵＴ１・ＯＵＴ２の基準電位を与えるために設けられる。
【００２４】
このような構成の本発明の第１のバラン装置においては、不平衡端子ＩＮから供給された高周波信号は第１の伝送線路１を伝わり、一部は直接電気的に接続された第２の伝送線路２へ伝わり、一部は、第１および第４の伝送線路が第２の誘電体層22を挟んで一部が積層方向から見て重なるように平行に対向させて配されていることにより電磁気的に結合されているので、第４の伝送線路４へと伝わる。同様にして他の伝送線路へも高周波信号が伝わっていく。
【００２５】
ここで、第２の伝送線路２および第５の伝送線路５の長さ方向の中心付近が電気的にゼロ電位となるように、第１と第４の伝送線路１・４の長さと、第１と第４の伝送線路１・４の自己および第１と第４の伝送線路１・４間の相互のインピーダンスを、また、第３と第６の伝送線路３・６の長さと、第３と第６の伝送線路３・６の自己および第３と第６の伝送線路３・６間の相互のインピーダンスを、また、第２と第５の伝送線路２・５の長さと、第２と第５の伝送線路２・５の自己および第２と第５の伝送線路２・５間の相互のインピーダンスを適切に設定する。
【００２６】
すなわち、第１ならびに第４の伝送線路１・４と第３ならびに第６の伝送線路３・６の長さは、長さの差が20％以内で略同一とし、高周波信号の周波数通過帯域の中心周波数の１／４波長以下の長さとする。
【００２７】
また、第１ならびに第４の伝送線路１・４と第３ならびに第６の伝送線路３・６の長さが略同一であるので、第１と第４の伝送線路１・４の自己および第１と第４の伝送線路１・４間の相互のインピーダンスは第３と第６の伝送線路３・６の自己および第３と第６の伝送線路３・６間の相互のインピーダンスとそれぞれほぼ同一の値に設定され、第１〜第６の伝送線路１〜６で構成される回路は第２および第５の伝送線路２・５の長さ方向の中心付近を軸としたほぼ対称な回路構成となる。
【００２８】
さらに、第２および第５の伝送線路２・５の長さは高周波信号の周波数通過帯域の中心周波数の１／２波長以下の長さとする。そして、線路長と伝送線路のインピーダンスは、例えば、第２と第５の伝送線路２・５の長さと、第２と第５の伝送線路２・５の自己および第２と第５の伝送線路２・５間の相互のインピーダンスを、第２と第５の伝送線路２・５の長さ方向の中心付近が電位ゼロとなるように定める。これには、片端を短絡した伝送線路の入力インピーダンスＺinと線路長ｌと伝送線路の特性インピーダンスＺ0の関係式を利用する。以下にその式を示す。
【００２９】
【数１】
0003709190.tif 000002
【００３０】
上式により、第２と第５の伝送線路２・５の長さ方向の中心付近から両端までの線路長がそれぞれ１／４の波長以下であれば第２と第５の伝送線路２・５は第２と第５の伝送線路２・５の両端部で入力インピーダンスＺinの値をもつ誘導性の素子として働く。
【００３１】
また、例えば、第３と第６の伝送線路３・６の長さと、第３と第６の伝送線路３・６の自己および第３と第６の伝送線路３・６間の相互のインピーダンスにおいては、一端を開放した伝送線路となるので、入力アドミタンスＹinと線路長ｌと伝送線路の特性インピーダンスＺ0の次式の関係式を利用できる。
【００３２】
【数２】
0003709190.tif 000003
【００３３】
上式により、第３と第６の伝送線路３・６の線路長がそれぞれ１／４の波長以下であれば第３と第６の伝送線路３・６の他端すなわち第２と第５の伝送線路２・５が接続されている端部は入力アドミタンスＹinの値をもつ容量性の素子として働く。
【００３４】
次に、先の数式で説明したような第５の伝送線路５の端部でインピーダンスがＺinの誘導性の素子として働く線路と後の数式による第６の伝送線路６の端部でアドミタンスがＹinの容量性の素子として働く線路とを接続することで、誘導性と容量性の線路を接続した並列共振回路が形成されることとなり、第５の伝送線路端部のインピーダンスＺinと第６の伝送線路端部のアドミタンスＹinを高周波信号の通過帯域で共振するような設定にすれば、不平衡端子ＩＮから第２の平衡端子ＯＵＴ２に流れる信号に対してこの並列共振回路が並列に挿入されることとなるので、帯域通過のフィルタ特性を示すようにすることができる。
【００３５】
同様にして、例えば、第２と第５の伝送線路２・５間の相互のインピーダンスＺinの誘導性の素子として働く線路と第３と第６の伝送線路３・６間の相互のアドミタンスＹinの容量性の素子として働く線路とを第２と第５ならびに第３と第６の線路２・５・３・６とを図１に示すように配置することで、誘導性と容量性の線路を接続した並列共振回路が形成されることとなり、相互のインピーダンスＺinと相互のアドミタンスＹinを高周波信号の通過帯域の近傍で共振するような設定にすれば、不平衡端子ＩＮから第２の平衡端子ＯＵＴ２に流れる信号に対してこの並列共振回路が直列に挿入されることとなるので、高周波信号の通過帯域の近傍に減衰極ができるようなフィルタ特性を示すようにすることができる。
【００３６】
これらのことにより、第１ならびに第４の伝送線路１・４と第３ならびに第６の伝送線路３・６の長さが略同一で、さらに第１と第４の伝送線路１・４の自己インピーダンスおよび第１と第４の伝送線路１・４間の相互インピーダンスは第３と第６の伝送線路３・６の自己インピーダンスおよび第３と第６の伝送線路３・６間の相互インピーダンスとそれぞれほぼ同一の値であるので、第２および第５の伝送線路２・５の長さ方向の中心付近を軸とした対称な回路構成となる。
【００３７】
さらに、このように対称な回路構成において、第５の伝送線路５の中心付近が電位ゼロとなるように線路長と伝送線路のインピーダンスとを決めているので、結果として、高周波信号によって励起された第４〜第６の伝送線路４〜６に第４の伝送線路４および第６の伝送線路６の開放端を腹（電位最大となる位置）とした電圧定在波が生じ、そして電圧定在波の節（電位最小となる位置）は第５の伝送線路５の長さ方向の中心付近にできる。
【００３８】
同様にして、第４の伝送線路４および第６の伝送線路６の開放端では、インピーダンスが無限大なので電流はゼロとなり、第５の伝送線路５の長さ方向の中心付近では電位ゼロであるので、電流は最大となる。また、第５の伝送線路５の長さ方向の中心付近が電位ゼロで電圧定在波の節となり、第５の伝送線路５の中心付近を軸とした対称な回路構成としているため、その節から電気長でほぼ同一の距離に位置する第５の伝送線路５の両端すなわち第１および第２の平衡端子ＯＵＴ１・ＯＵＴ２では電圧定在波の電位の大きさがほぼ同一で、位相差が約180度となる。
【００３９】
一方、電流においては、上記により、第５の伝送線路５の長さ方向の中心付近を腹（電流最大の位置）とし第４の伝送線路４および第６の伝送線路６の開放端を節（電流最低の位置）とした電流定在波が生じる。従って、第５の伝送線路５の両端すなわち第１および第２の平衡端子ＯＵＴ１・ＯＵＴ２では第５の伝送線路５の長さ方向の中心付近を軸としてほぼ対称な回路構成であるので、電流の定在波も対称となり、電流の大きさおよび位相差がほぼ同一となり、第１および第２の平衡端子ＯＵＴ１・ＯＵＴ２の出力電力（＝電圧×電流）は大きさがほぼ同等で位相差は約180度となるので、バラン装置としての特性が得られ、これにより帯域通過のフィルタ特性を有するバラン装置を提供することができる。
【００４０】
図７は本発明の第２〜第４のバラン装置の実施の形態の例を示す回路図である。図８は本発明の第４のバラン装置の実施の形態の例を積層方向から見た透視平面図である。なお、図７・図８において、図１・図２と対応する同じ部位には同じ符号を付している。
【００４１】
本発明の第２のバラン装置の実施の形態の例は、第１のバラン装置の実施の形態の一例において、不平衡端子ＩＮが、第１の伝送線路１の開放端に接続されていたのに代えて、図７に示すように不平衡端子ＩＮが、第１の伝送線路１の途中に電気的に接続されたものである。また、図７においての図示は省略しているが、本発明の第３のバラン装置の実施の形態の例は、第1の平衡端子ＯＵＴ１が第４の伝送線路４の開放端または途中に、第２の平衡端子ＯＵＴ２が第６の伝送線路６の開放端または途中に電気的に接続されているものである。さらに、本発明の第４のバラン装置の実施の形態の例は、第１および第２のバラン装置の実施の形態の例において、第１の平衡端子ＯＵＴ１が第４の伝送線路４の他端に接続されていたのに代えて、また第２の平衡端子ＯＵＴ２が第６の伝送線路６の他端に接続されていたのに代えて、図７に示すように第１および第２の平衡端子ＯＵＴ１・ＯＵＴ２が第５の伝送線路５の途中に電気的に接続されているものである。
【００４２】
図９は本発明のバラン装置の不平衡端子ＩＮの入力インピーダンス（縦軸に示す）と第１の伝送線路１の途中に接続された不平衡端子ＩＮの第１の伝送線路１の開放端から接続された位置までの距離（横軸に示す）を変化させたときとの関係を示した線図である。また、図10は本発明のバラン装置の第１および第２の平衡端子ＯＵＴ１・ＯＵＴ２の入力インピーダンス（縦軸に示す）と第４と第５の伝送線路の接続点（第４の伝送線路の他端）もしくは第５と第６の伝送線路の接続点（第６の伝送線路の他端）から第１もしくは第２の平衡端子ＯＵＴ１・ＯＵＴ２が接続された位置までの距離（横軸に示す）を変化させたときとの関係を示した線図である。
【００４３】
不平衡端子ＩＮの位置が第１の伝送線路の開放端に電気的に接続されている本発明の第１のバラン装置の実施の形態の一例において、不平衡端子ＩＮの入力インピーダンスは、図９において横軸が０の位置で示すように50Ωである。この不平衡端子ＩＮを第１の伝送線路１の開放端から第１の伝送線路１の途中に、さらには第１の伝送線路１と第２の伝送線路２との接続点である図９においての横軸の１／８波長の位置を越えて第２の伝送線路２に電気的に接続することによって、不平衡端子ＩＮの入力インピーダンスは図９に示すように50Ωより低いインピーダンスが得られる。これにより不平衡端子ＩＮの入力インピーダンスが第１の伝送線路１の開放端における50Ωより低い任意のインピーダンスを有するバラン装置を提供することができる。
【００４４】
本発明の第２のバラン装置においては、不平衡端子が第１の伝送線路の途中にまたは第２の伝送線路に接続される場合には、第１の伝送線路の開放端から第２の伝送線路の長さ方向の中心付近（電気的にゼロ電位）に向かってインピーダンスがゼロとなるので、不平衡端子ＩＮの入力インピーダンスは図９に示すように50Ωより低いインピーダンスが得られる。
【００４５】
また、第１もしくは第２の平衡端子ＯＵＴ１・ＯＵＴ２の位置が第４の伝送線路４と第５の伝送線路５の接続点もしくは第５の伝送線路と第６の伝送線路の接続点に電気的に接続されている本発明の第１のバラン装置の実施の形態の一例において、第１もしくは第２の平衡端子ＯＵＴ１・ＯＵＴ２の入力インピーダンスは、図10の横軸が０の位置に示すように50Ωである。この第１もしくは第２の平衡端子ＯＵＴ１・ＯＵＴ２の位置を第４の伝送線路４と第５の伝送線路５の接続点もしくは第５の伝送線路５と第６の伝送線路６の接続点から、第４の伝送線路４もしくは第６の伝送線路６の開放端または途中に移動し電気的に接続することによって、第１もしくは第２の平衡端子ＯＵＴ１・ＯＵＴ２の入力インピーダンスは図10に示すように50Ωより高いインピーダンスが得られる。これにより第１もしくは第２の平衡端子ＯＵＴ１・ＯＵＴ２の入力インピーダンスが50Ωより高い任意のインピーダンスを有する本発明の第３のバラン装置を提供することができる。
【００４６】
さらには、この第１もしくは第２の平衡端子ＯＵＴ１・ＯＵＴ２の位置を第４の伝送線路４と第５の伝送線路５の接続点もしくは第５の伝送線路５と第６の伝送線路６の接続点から、第５の伝送線路５の途中に移動し電気的に接続することによって、第１もしくは第２の平衡端子ＯＵＴ１・ＯＵＴ２の入力インピーダンスは図10に示すように50Ωより低いインピーダンスが得られる。これにより第１もしくは第２の平衡端子ＯＵＴ１・ＯＵＴ２の入力インピーダンスが50Ωより低い任意のインピーダンスを有する本発明の第４のバラン装置を提供することができる。
【００４７】
本発明の第３のバラン装置においては、第１の平衡端子または第２の平衡端子が、第４または第６の伝送線路の他端、すなわち第４と第５の伝送線路４・５の接続点または第５と第６の伝送線路５・６の接続点からそれぞれの開放端に向かってインピーダンスが大きくなる伝送線路の途中または開放端に接続されるので、図10に示すような50Ωより高い任意のインピーダンスが得られる。
【００４８】
また、本発明の第４のバラン装置においては、第１の平衡端子または第２の平衡端子が、第４または第６の伝送線路の他端、すなわち第４と第５の伝送線路４・５の接続点または第５と第６の伝送線路５・６の接続点から前記第５の伝送線路の長さ方向の中心付近（電気的にゼロ電位）に向かってインピーダンスがゼロとなる伝送線路の途中に接続されるので、図10に示すように50Ωより低いインピーダンスが得られる。
【００４９】
本発明のバラン装置を形成するに当たり、第１〜第３の誘電体層21〜23、第１および第２の接地電極31・32、第１〜第６の伝送線路部１〜６は、周知の高周波用配線基板に使用される種々の材料・形態のものを使用することができる。
【００５０】
本発明のバラン装置に用いる第１〜第３の誘電体層21〜23としては、例えばアルミナセラミックス・ムライトセラミックス等のセラミックス材料やガラスセラミックス等の無機系材料、あるいは四ふっ化エチレン樹脂（ポリテトラフルオロエチレン；ＰＴＦＥ）・四ふっ化エチレン−エチレン共重合樹脂（テトラフルオロエチレン−エチレン共重合樹脂；ＥＴＦＥ）・四ふっ化エチレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合樹脂；ＰＦＡ）等のフッ素樹脂やガラスエポキシ樹脂・ポリイミド等の樹脂系材料等が用いられる。これらの材料による第１〜第３の誘電体層21〜23の形状や寸法（厚みや幅・長さ）は、使用される周波数や用途等に応じて設定される。
【００５１】
本発明のバラン装置における第１および第２の接地電極31・32、第１〜第６の伝送線路部１〜６は、高周波信号伝送用の金属材料の導体層、例えばＣｕ層・Ｍｏ−Ｍｎのメタライズ層上にＮｉメッキ層およびＡｕメッキ層を被着させたもの・Ｗのメタライズ層上にＮｉメッキ層およびＡｕメッキ層を被着させたもの・Ｃｒ−Ｃｕ合金層・Ｃｒ−Ｃｕ合金層上にＮｉメッキ層およびＡｕメッキ層を被着させたもの・Ｔａ２Ｎ層上にＮｉ−Ｃｒ合金層およびＡｕメッキ層を被着させたもの・Ｔｉ層上にＰｔ層およびＡｕメッキ層を被着させたもの、またはＮｉ−Ｃｒ合金層上にＰｔ層およびＡｕメッキ層を被着させたもの等を用いて、厚膜印刷法あるいは各種の薄膜形成方法やメッキ法等により形成される。その厚みや幅も、伝送される高周波信号の周波数や用途等に応じて設定される。
【００５２】
本発明のバラン装置に用いる第１〜第３の誘電体層21〜23の作製にあたっては、例えば誘電体層がガラスセラミックスから成る場合であれば、まず誘電体層となるガラスセラミックスのグリーンシートを準備し、これに所定の打ち抜き加工を施して貫通導体となる貫通孔を形成した後、スクリーン印刷法によりＣｕ等の導体ペーストを貫通孔に充填するとともに、所定の伝送線路パターンおよびその他の導体層のパターンを印刷塗布する。次に、850〜1000℃で焼成を行ない、最後に外表面に露出している導体層上にＮｉメッキおよびＡｕメッキを施す。
【００５３】
図６は、図１に示す構成の本発明の第１のバラン装置と、図５に示す従来のバラン装置において、透過損失特性をシミュレーションで比較した結果を示す各線図である。
【００５４】
このシミュレーションは、以下に示すパラメータを持つ伝送線路を用いて、それぞれ図１および図５に示す構成となるシミュレーションモデルを作製し、比較検討を実施することにより行なった。
【００５５】
図１に示す構成の本発明の第１のバラン装置の場合、第１と第４の伝送線路１・４は長さを高周波信号の周波数通過帯域の中心周波数の約１／８波長、第１と第４の伝送線路１・４の自己および相互インピーダンスを５〜20Ωとし、また第３と第６の伝送線路３・６は長さを高周波信号の周波数通過帯域の中心周波数の約１／８波長、第３と第６の伝送線路３・６の自己および相互インピーダンスを５〜20Ωとし、第２と第５の伝送線路２・５は長さを高周波信号の周波数通過帯域の中心周波数の約１／４波長、第２と第５の伝送線路２・５の自己および相互インピーダンスを５〜30Ωとしている。
【００５６】
図５に示す従来のバラン装置の場合、第１の伝送線路10と第２の伝送線路11で形成される結合線路は長さを高周波信号の周波数通過帯域の中心周波数の約１／４波長、第１の伝送線路と第２の伝送線路で形成される結合線路の自己および相互のインピーダンスを30〜100Ωとし、第１の伝送線路10と第３の伝送線路12で形成される結合線路は長さを高周波信号の周波数通過帯域の中心周波数の約１／４波長、第１の伝送線路10と第３の伝送線路12で形成される結合線路の自己および相互のインピーダンスを30〜100Ωとしている。
【００５７】
図６において、横軸は周波数（単位：ＧＨｚ）を、縦軸は挿入損失（単位：ｄＢ）を表わし、各特性曲線は、Ａが本発明のバラン装置における結果を、Ｂが図５に示す従来のバラン装置における結果を示している。
【００５８】
図６に示す結果から明らかなように、図１に示す構成の本発明の第１のバラン装置によれば、従来のバラン装置における結果（Ｂ）に比べて、通過帯域の近傍に大きな減衰量ｆrを有する特性を得られ、帯域通過のフィルタ特性を有するバラン装置を実現することができる。
【００５９】
なお、本発明は以上の実施の形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更・改良を加えることは何ら差し支えない。
【００６０】
例えば、本発明のバラン装置を構成する第１〜第６の伝送線路１〜６は、それぞれ必ずしも直線状の伝送線路により形成されるものに限られるものではなく、それぞれ角型状や円形状等に折り曲げた伝送線路や、コの字型・スパイラル形状・ミアンダライン形状の伝送線路等で形成したりすることができる。このような形状に形成することで、バラン装置を用いる高周波回路の仕様に応じて、複数の誘電体層から成る誘電体基板の表面または内部に、高周波信号の伝送特性に優れた伝送線路により、高周波回路とともに誘電体基板に一体化して構成する際の設計自由度が向上するとともに、小型で高性能なバラン装置を提供することが可能となる。
【００６１】
また、第１〜第６の伝送線路１〜６は、それぞれ単一の線路導体で形成するものに限られるものではなく、それぞれ電磁気的に１つの伝送線路とみなせるような２個以上の導体で形成してもよい。
【００６２】
さらにまた、第１および第２の平衡端子ＯＵＴ１・ＯＵＴ２に平衡信号を供給して、不平衡端子ＩＮから不平衡信号を出力する構成とすることもできる。
【００６３】
【発明の効果】
本発明のバラン装置によれば、不平衡端子から供給された高周波信号は第１の伝送線路を伝わり、一部は直接電気的に接続された第２の伝送線路を伝わり、一部は、第１および第４の伝送線路が第２の誘電体層を挟んで一部が積層方向から見て重なるように平行に対向させて配されていることにより電磁気的に結合されているので、第４の伝送線路へと伝わる。同様にして他の伝送線路へも高周波信号が伝わっていく。ここで、第２の伝送線路および第５の伝送線路の長さ方向の中心付近が電気的にゼロ電位となるように、第１と第４の伝送線路の長さと、第１と第４の伝送線路の自己および第１と第４の伝送線路間の相互のインピーダンスを、また、第３と第６の伝送線路の長さと、第３と第６の伝送線路の自己および第３と第６の伝送線路間の相互のインピーダンスを、また、第２と第５の伝送線路の長さと、第２と第５の伝送線路の自己および第２と第５の伝送線路間の相互のインピーダンスを適切に設定する。これにより、第５の伝送線路の長さ方向の中心付近を節とし第４の伝送線路および第６の伝送線路の開放端を腹とした電圧定在波が生じ、第５の伝送線路の長さ方向の中心付近が電圧定在波の節となるため、第５の伝送線路の両端にある第１および第２の平衡端子間に位相差が約180度である出力電圧の信号が取り出せて、バラン装置としての特性が得られる。また、第３の伝送線路と第６の伝送線路は片端が開放となるため、容量性の結合線路共振器を構成することができて、第２の伝送線路および第５の伝送線路は長さ方向の中心付近が電気的にゼロ電位となるため、誘導性の結合線路共振器を構成することができる。これにより容量性の結合線路共振器と誘導性の結合線路共振器が電気的に接続されることとなり帯域通過のフィルタ特性を有する回路をもつ第１のバラン装置を提供することができた。
【００６４】
また、上記構成において、不平衡端子が第１の伝送線路の開放端に代えて、第１の伝送線路の途中にまたは第２の伝送線路に電気的に接続される場合には、第１の伝送線路の開放端から第２の伝送線路の長さ方向の中心付近（電気的にゼロ電位）に向かってインピーダンスがゼロとなるので、上記本発明のバラン装置の不平衡端子の入力インピーダンスに対して低い入力インピーダンスを有する第２のバラン装置を提供することができる。
【００６５】
また、上記構成において、第１の平衡端子が第４の伝送線路の他端に代えて、第４の伝送線路の開放端または途中に、第２の平衡端子が第６の伝送線路の他端に代えて、第６の伝送線路の開放端または途中にそれぞれ電気的に接続されている場合には、上記本発明のバラン装置の第１の平衡端子および第２の平衡端子の入力インピーダンスに対して、第１の平衡端子または第２の平衡端子が、第４または第６の伝送線路の他端からそれぞれの開放端に向かってインピーダンスが大きくなる伝送線路の途中にまたは開放端に接続されることから、第1および第2の平衡端子が高い入力インピーダンスを有する第３のバラン装置を提供することができる。
【００６６】
また、上記構成において、第１の平衡端子が第４の伝送線路の他端に代えて、第２の平衡端子が第６の伝送線路の他端に代えて、それぞれ第５の伝送線路の途中に電気的に接続されている場合には、上記本発明のバラン装置の第１の平衡端子および第２の平衡端子の入力インピーダンスに対して、第１の平衡端子または第２の平衡端子が、第４または第６の伝送線路の他端から第５の伝送線路の長さ方向の中心付近（電気的にゼロ電位）に向かってインピーダンスがゼロとなる伝送線路の途中に接続されることから、第1および第2の平衡端子が低い入力インピーダンスを有する第４のバラン装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１のバラン装置の実施の形態の一例を示す回路図である。
【図２】本発明の第１のバラン装置の実施の形態の一例を示す透視平面図である。
【図３】図２に示す本発明の第１のバラン装置の実施の形態の一例の断面図であり、（ａ）はａ−ａ’線断面図、（ｂ）はｂ−ｂ’線断面図である。
【図４】従来の無線装置のブロック図である。
【図５】従来のバラン装置の例を示す回路図である。
【図６】本発明の第１のバラン装置の実施の形態の一例および従来のバラン装置における透過損失を示す線図である。
【図７】本発明のバラン装置の実施の形態の他の例を示す回路図である。
【図８】本発明のバラン装置の実施の形態の他の例を示す透視平面図である。
【図９】本発明のバラン装置の不平衡端子ＩＮの位置と不平衡端子ＩＮの入力インピーダンスの関係を示す線図である。
【図１０】本発明のバラン装置の第１もしくは第２の平衡端子の位置と第１もしくは第２の平衡端子の入力インピーダンスの関係を示す線図である。
【符号の説明】
１〜６・・・・・・・・・第１〜第６の伝送線路
21・・・・・・・・・・・第１の誘電体層
22・・・・・・・・・・・第２の誘電体層
23・・・・・・・・・・・第３の誘電体層
31・・・・・・・・・・・第１の接地電極
32・・・・・・・・・・・第２の接地電極
ＩＮ・・・・・・・・・・不平衡端子（入出力端子）
ＯＵＴ１、ＯＵＴ２・・・平衡端子（入出力端子）
【図１】
0003709190.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0003709190.tif 000008
【図６】
0003709190.tif 000009
【図７】
0003709190.tif 000010
【図８】
0003709190.tif 000011
【図９】
0003709190.tif 000012
【図１０】
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