(57)【要約】【課題】  小型で高性能のバランを提供する。【解決手段】  ポリプロピレンまたはポリエチレン製の管状のボビン１２に、互いに近接している第１及び第２巻線８、１０を、ボビン１２の外面側で一端から他端まで巻き、前記ボビンの内面側で他端から一端まで巻くことが繰り返して巻き、第１巻線８の両端に平衡端子１４ａ、１４ｂを設け、第２巻線１０の両端と第１巻線の一端とに不平衡端子１６ａ、１６ｂとを設け、第１及び第２巻線８、１０は、平衡端子１４ａ、１４ｂにそれぞれ生じる高周波電圧の位相がほぼ反転するように巻数が選択されている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
管状の低誘電率及び低誘電体損のボビンと、
互いに近接している第１及び第２巻線を、前記ボビンの外面側で一端から他端まで巻き、前記ボビンの内面側で他端から一端まで巻くことが繰り返された巻線と、
第１巻線の両端にそれぞれ設けられた平衡端子と、
第２巻線の両端と第１の巻線の一端とに設けられた不平衡端子とを、
有し、第１及び第２巻線は、前記両平衡端子にそれぞれ生じる高周波電圧の位相がほぼ反転するように巻数が選択されているバラン。
【請求項２】
請求項１記載のバランにおいて、前記ボビンがポリプロピレンまたはポリエチレン製であるバラン。
【請求項３】
請求項１記載のバランにおいて、前記ボビンの両端に、その周方向に間隔をおいて複数の凹部が形成され、これら凹部が前記ボビンの長さ方向に窪み、これら凹部で第１及び第２巻線が折り返されているバラン。
【請求項４】
請求項１記載のバランにおいて、前記ボビンは、それの直径よりも長さが長いバラン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば平衡回路と不平衡回路とを接続するバランに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、上記のようなバランとしては、例えば特許文献１に開示されているようなものがある。このバランは、不平衡回路である伝送用同軸ケーブルの中心導体に、電気長が半波長でかつＵ字状に配置された同軸ケーブルの一端の中心導体を接続し、Ｕ字状の同軸ケーブルの両端の中心導体に平衡伝送姿態のインピーダンスを接続し、Ｕ字状の同軸ケーブルの両端の外部導体と、伝送用の同軸ケーブルの外部導体とを接続したものである。
【０００３】
【特許文献１】アンテナ工学ハンドブック  社団法人  電子情報通信学会編  オーム社発行（平成１３年１月２５日  第１版第１１刷）  ２４２頁乃至２４３頁  図３・１８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このようなバランでは、Ｕ字状の同軸ケーブルを、電気長で１／２波長の長さとする必要がある。例えばＵＨＦテレビジョン放送の周波数帯での使用を考えた場合、約３０ｃｍ乃至１５ｃｍの長さが必要であり、大型となる。そのため、上記のような周波数帯用のアンテナの整合器として使用することは、かなり困難である。
【０００５】
本発明は、小型化が可能なバランを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様のバランは、ボビンを有している。このボビンは、管状の低誘電率及び低誘電体損のものである。例えば、ポリプロピレンまたはポリエチレン製である。このボビンに巻線が巻回されている。この巻線は、互いに近接している第１及び第２巻線からなる。第１及び第２巻線は、例えばボビンに整列巻きされている。第１及び第２巻線は、前記ボビンの外面側で一端から他端まで巻かれ、前記ボビンの内面側で他端から一端まで巻かれることが繰り返されている。第１巻線の両端に平衡端子がそれぞれ設けられている。第２巻線の両端と第１巻線の一端とにそれぞれ不平衡端子が設けられている。第１及び第２巻線は、前記両平衡端子にそれぞれ生じる高周波電圧の位相がほぼ反転するように巻数が選択されている。
【０００７】
このように構成すると、例えば不平衡端子に或るインピーダンスを持つ高周波電源が接続され、電圧Ｅと電流Ｉとを供給しているとすると、電圧Ｅは不平衡端子に接続されている第１巻線の一端に生じ、不平衡端子に接続されていない第１巻線の端子には、ほぼ逆相の−Ｅの電圧が発生する。また、電流Ｉは、不平衡端子に接続されている一方の平衡端子に向けてと、第１巻線を介して他方の平衡端子に向けての２方向に１／２Ｉずつ分流する。従って、平衡端子におけるインピーダンスは、上記インピーダンスの４倍となり、１対４のインピーダンス変換と平衡−不平衡の変換とが行われる。しかも、このような変換を行うために、Ｕ字状の長い同軸ケーブルを使用せず、ボビンに巻回した第１及び第２巻線を使用しているので、小型化することができ、例えば小型のアンテナの整合器として使用することができる。特に、第１及び第２巻線を整列巻きとした場合、さらに体積を小さくすることができる。また、ボビンは、低誘電率、低誘電体損の例えばポリプロピレンまたはポリエチレンを使用しているので、例えばフェライトコアに第１及び第２巻線を懸架した場合よりも低損失とすることができる。
【０００８】
前記ボビンの両端に、その周方向に間隔をおいて複数の凹部を形成することができる。これら凹部が前記ボビンの長さ方向に窪んでいる。これら凹部で第１及び第２巻線が折り返されている。このように構成されているので、第１及び第２巻線の位置が移動しにくく、特性の安定したバランとすることができる。
【０００９】
前記ボビンは、それの直径よりも長さを長くすることができる。このように構成すると、第１及び第２巻線において必要とされるインダクタンスとするために必要な巻数を減少させることができ、製造を容易に行える。
【発明の効果】
【００１０】
以上のように、本発明によれば、１対４のインピーダンス変換と平衡−不平衡変換とが行えるバランを小型にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の１実施形態のバラン２は、図２に示すように、例えばＵＨＦ帯のテレビジョン放送受信用八木形アンテナの放射器として使用する平衡回路であるダイポールアンテナ４と、不平衡回路である同軸ケーブル６とを、接続するものである。
【００１２】
このバラン２は、巻線として第１巻線８と第２巻線１０とを有している。これら第１及び第２巻線８、１０は、ボビン１２に巻回されている。第１巻線８は、例えばＵＨＦテレビジョン放送周波数帯（４７０ＭＨｚ乃至７７０ＭＨｚ）のうちの所定の周波数の信号を、その一端から供給すると、他端では、約半波長分だけ位相が遅れるようにボビン１２に巻回されている。この第１巻線８の一端が、ダイポールアンテナ４の一方のアンテナ素子４ａが接続される一方の平衡端子１４ａとされ、他端が、同じくダイポールアンテナ４の他方のアンテナ素子４ｂが接続される他方の平衡端子１４ｂとされている。第２巻線１０は、第１巻線８と密着して同じ巻数だけボビン１２に巻回されている。第２巻線１０の両端は、互いに接続され、一方の不平衡端子１６ａとされている。また、第１巻線８の一端に接続されている平衡端子１４ａが、他方の不平衡端子１６ｂとしても使用されている。
【００１３】
このバラン２では、図２に示すように、不平衡端子１６ｂ（一方の平衡端子１４ａ）に同軸ケーブル６の中心導体６ａを接続し、不平衡端子１６ａに同軸ケーブル６の外部導体６ｂを接続する。また、上述したように平衡端子１４ａ、１４ｂには、ダイポールアンテナ１４のアンテナ素子１４ａ、１４ｂを接続する。
【００１４】
例えば同軸ケーブル６の中心導体６ａ、外部導体６ｂの間に、上述した所定周波数の信号が電圧Ｅとして生じ、中心導体６ａを介して電流Ｉが流れているとする。即ち、不平衡端子１６ａ、１６ｂ間のインピーダンスはＥ／Ｉである。このとき、平衡端子１４ａの電圧はＥであり、平衡端子１４ｂの電圧は、第１巻線８によって半波長遅れているので、−Ｅである。従って、平衡端子１４ａ、１４ｂ間の電圧は２Ｅとなる。一方、電流Ｉは、平衡端子１４ａ側と、平衡端子１４ｂ側とにＩ／２ずつ分流する。従って、平衡端子１４ａ、１４ｂ間のインピーダンスは、２Ｅ／（Ｉ／２）＝４Ｅ／Ｉとなる。即ち、１対４のインピーダンス変換と平衡−不平衡変換とが行われる。例えば同軸ケーブル６のインピーダンスを７５オームとすると、３００オームのインピーダンスのダイポールアンテナ４と整合がとれた状態でバラン２によって接続することができる。なお、第２巻線１０に誘起された電流が不平衡端子１６ａを介して同軸ケーブル６の外部導体６ｂに帰還する。
【００１５】
ボビン１２は、図３（ａ）乃至（ｃ）に示すように、円管状に低誘電率及び低誘電体損の材質、例えばポリエチレンまたはポリプロピレンによって構成されている。例えば、その直径が約７ｍｍで、長さが約１１ｍｍと、直径よりも長さの方が長いもので、その厚みは約１ｍｍである。図３（ｂ）の正面図に示すように、ボビン２には、第１及び第２巻線８、１０を導入及び導出するための円形孔１８ａ、１８ｂが内外に貫通するように形成されている。
【００１６】
ボビン１２の一方の端部の周縁には、図３（ａ）の平面図に示すように、複数、例えば５つの凹部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅが、間隔をおいて、例えば等角度、具体的には６０度間隔で形成されている。これら凹部２０ａ乃至２０ｅは、ボビン１２の長さ方向に窪んでおり、その幅は約１．８ｍｍで、深さは約１ｍｍである、なお、凹部２０ａが円形孔１８ａにほぼ対応する位置にあり、凹部２０ｅが円形孔１８ｂに対応する位置にあり、ボビン１２の一方の端部の周縁の円形孔１８ａ、１８ｂの間には凹部は存在しない。
【００１７】
ボビン１２の他方の端部の周縁にも、図３（ｃ）の底面図に示すように、複数、例えば６つの凹部２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、２２ｅ、２２ｆが、間隔をおいて、例えば等角度、具体的には６０度間隔で形成されている。これら凹部２２ａ乃至２２ｆも、凹部２０ａ乃至２０ｅと同様に、ボビン１２の長さ方向に窪み、その幅及び深さも凹部２０ａ乃至２０ｅと同一である。但し、それらの設置位置は、凹部２０ａ乃至２０ｅと約３０度ずれている。例えば、凹部２０ａ、２０ｂの間に凹部２２ｂが位置し、凹部２０ｂ、２０ｃの間に凹部２２ｃが位置し、凹部２０ｃ、２０ｄの間に凹部２２ｄが位置し、凹部２０ｄ、２０ｅの間に凹部２２ｅが位置し、凹部２０ｅ、２０ａの間に凹部２２ｆ、２２ａが位置している。
【００１８】
このボビン１２に対して第１及び第２巻線８、１０が巻回される。第１及び第２巻線８、１０としては、ポリウレタン被覆の銅線を使用している。これら第１及び第２巻線８、１０は、２本が平行に配置されて一体に形成されているものである。
【００１９】
図１（ａ）に示すように、ボビン１２の円形孔１８ａに、ボビン１２の外側から第１及び第２巻線８、１０を挿入する。このとき、第２巻線１０が図１（ａ）における右側に位置するように配置する。第１及び第２巻線８、１０を凹部２２ａに引っかけて、ボビン１２の外側に折り曲げ、凹部２０ａに引っかけ、ボビン１２の内側に折り曲げる。図１（ｂ）に示すように第１及び第２巻線８、１０を凹部２２ｂに引っかけて、ボビン１２の外側に折り曲げ、凹部２０ｂでボビン１２の内側に折り曲げ、凹部２２ｃに引っかけて、ボビン１２の外側に折り曲げる。次に、同図（ｃ）に示すように第１及び第２巻線８、１０を凹部２０ｃに引っかけてボビン１２の内側に折り曲げ、凹部２２ｄに引っかけてボビン１２の外側に折り曲げ、凹部２０ｄに引っかけ、ボビン１２の内側に折り曲げる。そして、同図（ｄ）に示すように第１及び第２巻線８、１０を凹部２２ｅに引っかけ、ボビン１２の外側に折り曲げ、凹部２０ｅに引っかけてボビン１２の内側に折り曲げ、同図（ｅ）に示すように円形孔１８ｂからボビン１２の外方に導出する。第１及び第２巻線８、１０を各凹部に引っかけるとき、第１及び第２巻線８、１０にたるみが無いように常にテンションを掛けながら巻く。
【００２０】
そして、図１（ｆ）に示すように、第２巻線１０の円形孔１８ａ、１８ｂから導出している部分のポリウレタン被覆を剥がし、１０回程度捩り、不平衡端子１６ａに接続する。円形孔１８ａ、１８ｂから導出された第１巻線８の両端の被覆を剥がし、円形孔１８ａから引き出された端部を平衡端子１４ａと不平衡端子１６ｂとを兼ねる端子に接続され、円形孔１８ｂから引き出された端部を平行端子１４ｂに接続する。
【００２１】
このようにして、第１及び第２巻線８、１０はボビン１２にそれぞれ合計５回ずつ整列した状態で巻かれる。この場合、等角度に設けられた凹部２０ａ乃至２０ｅ、２２ａ乃至２２ｆを用いて第１及び第２巻線８、１０を巻いているので、均一に第１及び第２巻線８、１０を巻くことができる。
【００２２】
図４は、このように構成したバラン２と従来から使用されている図５に示すようなバランを使用した１４素子ＵＨＦ八木形アンテナの利得とＶＳＷＲとを示したものである。実線で示すのがバラン２を使用した場合で、点線で示すのが従来のバランを使用した場合である。なお、従来のバランはフェライトコアを使用している。バラン２を使用した方が、ＵＨＦテレビジョン放送信号周波数帯（４７０ＭＨｚ乃至７７０ＭＨｚ）において約０．７ｄＢ利得が高く、ＶＳＷＲは約０．４低い。低誘電率低誘電体損のポリエチレンまたはポリプロピレンを用いているので、上記のように利得及びＶＳＷＲが向上している。
【００２３】
上記の実施の形態では、ボビン１２に円管状のものを使用したが、角管状のものを使用することもできる。第１及び第２巻線８、１０は、一体に形成されているものを使用したが、別個に形成されているものを使用することもできる。凹部２０ａ乃至２０ｅ、２２ａ乃至２２ｆをボビン１２に設けることによって、第１及び第２巻線８、１０がたるまないようにしたが、場合によっては凹部２０ａ乃至２０ｅ、２２ａ乃至２２ｆは除去可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の１実施形態のバランの製造工程を示す図である。
【図２】図１のバランの使用状態を示す回路図である。
【図３】図１のバランに使用するボビンの平面図、正面図及び底面図である。
【図４】図１のバランと従来のバランとを使用した八木形アンテナの利得、ＶＳＷＲ対周波数特性図である。
【図５】従来のバランの回路図である。
【符号の説明】
【００２５】
２  バラン
８  第１巻線
１０  第２巻線
１２  ボビン
１４ａ  １４ｂ  平行端子
１６ａ  １６ｂ  不平衡端子
２０ａ乃至２０ｅ  ２２ａ乃至２２ｆ  凹部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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