(57)【要約】  本発明は、２個の対称電極（２、３）を備える第１の信号入出力（１）、１個の電極（５）を備える第２の信号入力（４）、第１の信号入力（１）の２個の電極（２、３）と接地（７）との間に位置する数個の導体ループ領域（６、９、１０）及び、数個の導体ループ領域（１２、１３）の第２の直列接続（１１）を含む平衡不平衡変成器（バラン）に関連し、第２の直列接続の第１の端子（１４）は第２の信号入力（４）の電極（５）と接続されている。２個の第２の導体ループ領域（１２、１３）はそれぞれの導体ループ領域（６、９）と電磁的に結合される。数個の第２の導体ループ領域（１２、１３）の第２の直列接続（１１）の第２の外部端子（１５）は、第１の信号入力（１）の対称電極（２）を接地（７）に接続する数個の第１の導体ループ領域（９、１０）の第１の直列接続（８）の中間端子（１６）と電気的に接続されている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対して平衡にされている２個の電極（２、３）を備える第１の信号入出力（１）と、
電極（５）を備える第２の信号入出力（４）と、
第１の信号入出力（１）の２個の電極（２、３）と接地（７）との間に配置されている複数の第１の導体ループ領域（６、９、１０）と、
複数の第２の導体ループ領域（１２、１３）の第２の直列回路（１１）とを有しており、第２の直列回路の第１の接続（１４）は第２の信号入出力（４）の電極（５）と接続されており、２個の第２の導体ループ領域（１２、１３）は、それぞれ１個の第１の導体ループ領域（６、９）と電磁的に結合されている平衡用変成器であって、
複数の第２の導体ループ領域（１２、１３）の第２の直列回路（１１）の第２の接続（１５）が、第１の信号入出力（１）の平衡電極（２）を接地（７）に接続する複数の第１の導体ループ領域（９、１０）の第１の直列回路（８）の中間接続（１６）と電気的に接続されていることを特徴とする平衡用変成器。
【請求項２】
第１の直列回路（８）は２個の第１の導体ループ領域（９、１０）を備えており、第２の直列回路（１１）は第２の導体ループ領域（１２、１３）を備えており、
第１の信号入出力（１）の他方の平衡電極（３）は第１の導体ループ領域（６）を介して接地（７）に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の平衡用変成器。
【請求項３】
互いに対して平衡にされている第１の信号入出力（１）の２個の電極（２、３）、第２の信号入出力（４）の電極（５）及び全部の第１及び第２の導体ループ領域（６、９、１０、１２、１３）は、プリント回路基板（１９）の両面に配置されているストリップ導体（２１）として製作されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の平衡用変成器。
【請求項４】
第１の信号入出力（１）の２個の電極（２、３）は、プリント回路基板（１９）の第１の面（１８）で小さな間隔（３４）をおいて互いに対して直線状に延在するそれぞれ第１及び第２のストリップ導体（２２、２３）を介して製作されていることを特徴とする請求項３に記載の平衡用変成器。
【請求項５】
全部の第１の導体ループ領域（６、９、１０）は、隙間（２５）を隔ててほとんど閉じておりプリント回路基板（１９）の第１の面（１８）に配置されている導体ループ（２４）において製作されており、前記導体ループはその２個の端部（２８、２９）で第１及び第２のストリップ導体（２２、２３）の端部（２８、２９）とそれぞれ接続されており、隙間（２５）の幅は第１及び第２のストリップ導体（２２、２３）間の間隔（３４）と一致していることを特徴とする請求項４に記載の平衡用変成器。
【請求項６】
ほとんど閉じた導体ループ（２４）の２個のループ半部分（３０、３１）においてそれぞれ、第１の信号入力（１）の２個の平衡電極（２、３）の一方と接地（７）との間に位置する第１の導体ループ領域（９、１０、６）が製作されていることを特徴とする請求項５に記載の平衡用変成器。
【請求項７】
プリント回路基板（１９）の第１の面（１８）上に、第１の信号入力（１）の反対側に位置するほとんど閉じた導体ループ（２４）の領域においてコールド点（３２）が配置されることを特徴とする請求項５又は６に記載の平衡用変成器。
【請求項８】
コールド点（３２）の領域においてほとんど閉じた導体ループ（２４）と直接接続されている平行に延在するストリップ導体部材（３３）が、直流の供給又は接地への熱の分流のために使用されていることを特徴とする請求項７に記載の平衡用変成器。
【請求項９】
第２の信号入力（４）の電極（５）を生じる第３の直線状に延在するストリップ導体（３５）が２個のストリップ導体部材（３３）間に配置されていることを特徴とする請求項８に記載の平衡用変成器。
【請求項１０】
プリント回路基板（１９）の第２の面（２０）で２個の第１の導体ストリップ領域（９、１０）の中間接続（１６）と第２の信号入出力（４）の電極（５）との間にほとんど閉じた導体ループ（２４）と平行に配置されているループ形ストリップ導体（３６）において、２個の第２の導体ループ領域（１２、１３）の第２の直列回路（１１）は製作されていることを特徴とする請求項８又は９に記載の平衡用変成器。
【請求項１１】
プリント回路基板（１９）の第１の面（１８）のほとんど閉じた導体ループ（２４）上の第１の導体ループ領域（９、１０）の第１の直列回路（８）の中間接続（１６）は、プリント回路基板（１９）のスルー接点によって、プリント回路基板（１９）の第２の面（２０）のループ形ストリップ導体（３６）上の第２の導体ループ領域（１２、１３）の第２の直列回路（１１）の第２の接続（１５）と接続されていることを特徴とする請求項１０に記載の平衡用変成器。
【請求項１２】
プリント回路基板（１９）の第２の面（２０）上の第１の導体ループ領域（６、９、１０）及び第２の導体ループ領域（１２、１３）は共通接地導体（３７）によって包囲されていることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の平衡用変成器。
【請求項１３】
中間接続（１６）は、第１の直列回路（８）を形成する第１の導体ループ領域（９、１０）の長さが１：３〜３：１の比、好ましくは１：１の比を有するように配置されていることを特徴とする請求項１乃至１２の何れかに記載の平衡用変成器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大きな高周波電力を不平衡接続から平衡バイポーラ接続へ、同じくその逆に伝達するための広帯域平衡用変成器（バラン）に関する。
【背景技術】
【０００２】
とりわけ高電力範囲における高周波用途にとって、例えば、プッシュプル技術においてパワートランジスタから需要電力レベルを生成するために構成されている増幅器において、平衡用変成器が必要である。これらは、不平衡同軸線又はストリップ線路からの高周波信号を、平衡式に動作する２個のパワートランジスタ又はプッシュプルトランジスタに供給するために互いに対して可能な限り平衡にされるように設計されている２つの信号線に変換する。同様に、２個のパワートランジスタ又はプッシュプルトランジスタの２つの平衡出力信号は、平衡用変成器を介して不平衡同軸線又はストリップ線路のための高周波信号に変換され得る。
【０００３】
詳細には、ストリップ線路技術においてプリント回路基板上に配置されるストリップ導体による平衡用変成器の製作がここで望ましい。なぜなら、この形式の製作により、同軸導体技術に比べて、その電気的特性を含む平衡用変成器の技術的製造再現性が大量生産において保証されるからである。平衡用変成器の良好な技術的製造再現性に加えて、同軸線技術に対してストリップ線路技術は、より小さい構造体積及びより安価な製造コストによって特徴づけられる。
【０００４】
特許文献１には、この形式の平衡用変成器が提示されている。ここで高周波信号電力の伝達は、その一方が不平衡線路の単極接続に接続されており、他方の導体ループが２個のパワートランジスタ増幅器との二極性平衡接続に接続されている、２個の導体ループ間での変成結合によって行われる。２個の導体ループ間の良好な変成結合は、２個の導体ループがそれらの幾何学的位置に関して、プリント回路基板の上面又は下面で互いに対して位置合わせされているストリップ導体として製作されることにより達成される。
【０００５】
パワートランジスタ増幅器に向けて方向づけられた平衡変成器の側での平衡伝達比は、電磁結合によって生成される。この目的で、平衡用変成器の２つの平衡接続は、対称的寸法にされた導体ループ領域を介してパワートランジスタ増幅器の側で図１にしたがって、接地に導かれる。平衡用変成器内での平衡変換に関して、対称的寸法にされた導体ループ領域を介して接地に導かれる不平衡側の導体ループは、不平衡線路の側のこれらの２個の平衡導体ループ領域とパワートランジスタ増幅器の側の２個の平衡導体ループ領域との間で平衡変成結合が生成されるような様態でプリント回路基板上に配置される。このようにして、不平衡線路から増幅器の側の２個の平衡電極への平衡電力配給が保証される。
【０００６】
図２に例示されたような、フィールドアナライザによる特許文献１の平衡用変成器の伝達挙動のより精密な解析は、約１．８ＧＨｚの伝達挙動における明らかに顕著な共振に基づく平衡用変成器の所定の設計により、平衡用変成器の有効な動作が約８６０ＭＨｚの周波数範囲までしか推奨できないことを明らかにする。加えて、最大８６０ＭＨｚまでのこの狭い帯域周波数範囲における平衡用変成器それ自体の所定の設計により、不平衡側の信号入力における伝達挙動は、平衡用変成器の増幅器側の２つの出力（Ｓ１２、Ｓ１３）に対して条件つきでのみ平衡にされる。
【０００７】
【特許文献１】欧州特許第０４１８５３８Ａ１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従って、本発明の根底にある目的は、その帯域幅が著しく増大されると同時に、この帯域幅内で、不平衡接続から平衡接続の２個の平衡電極への平衡電力配給が実現されるような様態で平衡用変成器を開発することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は請求項１による平衡用変成器によって実現される。
【００１０】
平衡用変成器の平衡側の２個の平衡導体ループ領域の一方が、２個の更なる導体ループ領域に分割される。不平衡側の２個の導体ループ領域と、２個の平衡電極に平衡側で直接接続されている２個の導体ループ領域との間で変成結合が生じる。従来技術とは対照的に、不平衡側のその端点における導体ループは、もはや接地に導かれるのではなく、平衡側の２個の分割された導体ループ領域間でガルバーニ的（galvanically）に結合される。
【００１１】
このようにして、例えば、増幅器側で、不平衡電極と２個の平衡電極との間に電気的ガルバーニ的結合と同時に電磁−変成結合が存在する。以下で更に提示されるように、これは、従来技術の平衡用変成器と比較して、平衡用変成器の平衡側の２個の電極間の著しくより平衡にされた電力配給に、そして平衡用変成器の相対帯域幅の著しい増大につながる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明による平衡用変成器の実施形態を引き続き図面に関して更に詳細に説明する。図面には以下が示されている。
【００１３】
図３における本発明による平衡用変成器の技術的回路モデルは、２個の平衡電極２及び３を備える第１の信号入出力１並びに電極５を備える第２の信号入出力４を有する。第１の信号入出力１の２個の平衡電極２及び３は、図３に図示されていないパワートランジスタ増幅器の２個の入力に接続されている。第２の信号入出力４の電極５は、例えば、図３には例示されていない同軸線の内部導体に接続され得る。しかし、それはまた、不平衡ストリップ線路、共面線路又はトリプレート（triplate）線路にも接続され得る。
【００１４】
第１の信号入出力１の２個の平衡電極の一方３は、図３における平衡用変成器の技術的回路モデルにおいて固有抵抗成分を有する第１の導体ループ領域６を介して接地７に導かれている。第１の信号入出力１の２個の平衡電極の他方２は、固有インピーダンス成分を同様に有する２個の第１の導体ループ領域９及び１０よりなる第１の直列回路８を介して接地７に導かれている。２個の電極２及び３とそれぞれ共通の接地７との間の電気的平衡を達成するために、第１の導体ループ領域６の成分は、２個の第１の導体ループ領域９及び１０よりなる第１の直列回路８の成分に対して平衡にされて構成されている。
【００１５】
第２の導体ループ領域１２及び１３よりなる第２の直列回路１１の第１の外部接続１４は、第２の信号入出力４の電極５と接続されている。２個の第２の導体ループ領域１２及び１３は、互いに対してそれぞれ平衡にされて設計されている固有インピーダンスをそれぞれ有する。第２の直列回路１１の第２の外部接続１５は、２個の第１の導体ループ領域９及び１０の第１の直列回路８の中間接続１６にガルバーニ電気的に接続されている。
【００１６】
第１の信号入出力１と第２の信号入出力４との間のこの電気的ガルバーニ電気的結合に加えて、第１の導体ループ領域６の成分と第２の導体ループ領域１２の成分との間及び、第１の導体ループ領域９の成分と第２の導体ループ領域１３の成分との間に、電磁変成結合１７が存在する。第１及び第２の導体ループ領域６、９、１２及び１３の固有インピーダンス成分は、対応する成分と同様に平衡にされて設計されている。第２の導体ループ領域１２及び１３の設計、そしてまた２個の第１の導体ループ領域９及び１０よりなる第１の直列回路８に対する第１の導体ループ領域６の平衡設計は、電気的ガルバーニ電気的結合とともに電磁変成結合を通じて、第１の信号入出力１と第２の信号入出力４との間で、同じくその逆の間で平衡伝達を生じる。
【００１７】
図４において、プリント回路基板１９によってストリップ線路技術で製作された平衡用変成器が呈示されている。図５はプリント回路基板１９の第１の面１８の図（“上方からの図”）を示しており、図６はプリント回路基板１９の第２の面２０の図（“下方からの図”）を示している。
【００１８】
第１の信号入出力１の２個の電極２及び３、第２の信号入出力４の電極５、第１の導体ループ領域６、９及び１０、並びに第２の導体ループ領域１２及び１３は、プリント回路基板１９の第１及び第２の面１８及び２０にストリップ導体２１として製作される。
【００１９】
第１の信号入出力１の２個の平衡電極の一方２は、第１の直線状に延在するストリップ導体２２として製作されている。第１の直線状に延在するストリップ導体２２に対して小さな間隔３４をおいて、第１の信号入出力１の２個の平衡電極の他方３に割り当てられる第２の直線状に延在する導体ストリップ２３が配置されている。第１の導体ループ領域６、９及び１０は、隙間２５を隔ててほとんど閉じた導体ループ２４を形成するように結合されている。この導体ループ２４の２個の端部２６及び２７はそれぞれ、２個の直線状に延在するストリップ導体２２及び２３の端部２８及び２９と接続されている。ここで、２個のストリップ導体２２及び２３の空き間隔３４は隙間２５の幅と一致する。
【００２０】
ここで、導体ループ２４のループの一方の半部分３０は、第１の信号入出力１の電極２と共通接地７との間に配置されている第１の導体ループ領域９及び１０を含み、導体ループ２４のループの他方の半部分３１は、第１の信号入出力１の電極３と共通接地７との間に配置されている導体ループ領域６を含む。好ましくは、２個の第１の導体ループ領域９及び１０よりなる第１の直列回路８の中間接続１６は、ほとんど閉じた導体ループ２４のループの半部分３０のほぼ中央に固定される。
【００２１】
ほとんど閉じた導体ループ２４の２個のループ半部分３０及び３１の交差点はコールド点３２を形成し、その交差点は第１の信号入出力１の反対側でプリント回路基板１９の第１の面１８に配置されており、その２個の第１及び第２の直線状ストリップ導体２２及び２３は電極２及び３として構成されている。これは、平衡入力又は出力１への直流供給のために、また接地への熱の分流のために使用され得る。直流供給のために、コールド点３２の領域における２個の平行に延在するストリップ導体部材３３がほとんど閉じた導体ループ２４に導かれており、それらは図４又は５には図示されていないコンデンサのそれぞれ中間接続によって接地するように助成されている。接地への熱の分流は、プリント回路基板１９の第２の面２０での接地へのコールド点３２のスルー接点によって行われるが、前記スルー接点は同様に図４〜６には図示されていない。
【００２２】
２個の平行に延在するストリップ導体部材３３間には、第３の直線状に延在するストリップ導体３５がプリント回路基板１９の第１の面１８に配置されており、平衡用変成器の第２の信号入出力４の電極５を生じる。
【００２３】
プリント回路基板１９の第２の面２０には、ループ形ストリップ導体３６が構成されており、そのストリップ導体は２個の第２の導体ループ領域１２及び１３の導体ループを生じる。このループ形ストリップ導体３６は、それがプリント回路基板１９の第１の面１８のストリップ導体２４の上方で中央に配置されるような様態でプリント回路基板１９の第２の面２０に幾何学的に位置合わせされている。
【００２４】
ここで、ループ形ストリップ導体３６の端部にそれぞれ位置づけられる２個の第２の導体ループ領域１２及び１３の第２の直列回路１１の第１及び第２の外部接続１４及び１５は、ほとんど閉じた導体ループ２４のループ半部分３０上の第１の導体ループ領域９及び１０の第１の直列回路８の中間接続１６の領域において、また第３の直線状ストリップ導体３５上の第２の信号入出力４の電極５の領域において配置される。それゆえ、第１の導体ループ領域６は、第２の導体ループ領域１２と直接平行して一致しており、そしてまた第１の導体ループ領域９も第２の導体ループ領域１３と直接平行して一致して、第１の信号入出力１と第２の信号入出力４との間で可能な限り効率的な電磁変成結合を実現する。
【００２５】
プリント回路基板１９の第１の面１８のほとんど閉じた導体ループ２４のループ半部分３０上の２個の第１の導体ループ領域９及び１０の第１の直列回路８の中間接続１６は、好ましくはプリント回路基板１９のスルー接点４０を介して、プリント回路基板１９の第２の面２０のループ形ストリップ導体３６の一端で第２の導体ループ領域１２及び１３の第２の直列回路１１の第２の外部接続１５と電気的に接続されている。同様に、プリント回路基板１９の第１の面１８の第３の直線状に延在するストリップ導体３５上の第２の信号入力４の電極５は、プリント回路基板１９のスルー接点４１を介して、プリント回路基板１９の第２の面２０のループ形ストリップ導体３６の他方端で第２の導体ループ領域１２及び１３の第２の直列回路１１の第１の外部接続１４と電気的に接続されている。
【００２６】
プリント回路基板１９の第２の面２０上の第２の導体ループ領域１２及び１３と関係するループ形ストリップ導体３６は、共通接地導体３７によって包囲されている。
【００２７】
図７において、フィールドシミュレータによりＳパラメータの形態で求められた本発明による平衡用変成器の伝達挙動が呈示されている。
【００２８】
図２における従来技術による平衡用変成器の伝達挙動とは対照的に、本発明による平衡用変成器は、その伝達挙動における所定の設計により、３ＧＨｚを超える周波数でのみ共振を有する。従って、本発明による平衡用変成器は、約２．５ＧＨｚの動作周波数まで問題なく動作することができる。そのより高い相対帯域幅に加え、本発明による平衡用変成器は、その問題のない動作周波数範囲において、第１の信号入出力１の２個の平衡電極２及び３間で著しく高い平衡を有する。第２の信号入力４の電極５から第１の信号入出力１の電極２への信号経路における伝達特性曲線（図７におけるＳパラメータＳ１、２）は、約１．６ＧＨｚまでの動作周波数範囲において、第２の信号入出力４の電極５から第１の信号入出力１の電極３への信号経路における伝達特性曲線（図７におけるＳパラメータＳ１、３）と実質的に同一の形状を有する。
【００２９】
中間接続１６は好ましくは、第１の直列回路８を形成する第１の導体ループ領域９、１０の長さｌが１：３〜３：１の比であるように配置される。本発明の概念に関して、第２の直列回路１１の第２の導体ループ領域１３の長さｌは、第１の直列回路８の第１の導体ループ領域９の長さｌに合わせなければならない。図３に例示されたように、第１の直列回路８の２個の導体ループ領域９及び１０は好ましくは１：１の比を有する。従って、それぞれ１／２の第１の導体ループ領域９及び１０の第１の直列回路８に対する第１の導体ループ領域６の平衡長設計の場合、第１の導体ループ領域９は１／４の長さを有する。従って、第２の直列回路１１の第２の導体ループ領域１３は１／４の長さで合わせられる。
【００３０】
本発明は呈示した実施形態に制限されない。詳細には、いかなる形であれ上に呈示した平衡用変成器と同じ効果を平衡用変成器の帯域幅及び平衡に及ぼす同様又は類似の導体ストリップ構成及び配列は、本発明によって包括される。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】従来技術による平衡用変成器の技術的回路モデル
【図２】従来技術による平衡用変成器の伝達挙動のグラフ表現
【図３】本発明による平衡用変成器の技術的回路モデル
【図４】本発明による平衡用変成器の図
【図５】本発明による平衡用変成器の上面図
【図６】本発明による平衡用変成器の下面図
【図７】本発明による平衡用変成器の伝達挙動のグラフ
【符号の説明】
【００３２】
１  第１の信号入出力
２、３  平衡電極
４  第２の信号入出力
５  電極
６、９、１０  第１の導体ループ領域
７  接地
８  第１の直列回路
１１  第２の直列回路
１２、１３  第２の導体ループ領域
１４  第１の外部接続
１５  第２の外部接続
１６  中間接続
１７  電磁変成結合
１８  第１の面
１９  プリント回路基板
２０  第２の面
２１  ストリップ導体
２２、２３  直線状ストリップ導体
２４  導体ループ
２５  隙間
２６、２７  端部
２８、２９  端部
３０、３１  ループ半部分
３２  コールド点
３３  ストリップ導体部材
３４  間隔
３５  直線状ストリップ導体
３６  ループ形ストリップ導体
３７  共通接地導体
４０、４１  スルー接点
【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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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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2007536839.tif 000011
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