(57)【要約】  本発明は、入力側又は出力側として動作でき、一次コイルと二次コイルとを備えた一次側及び二次側から少なくともなるプレーナ変圧器であって、コイルの巻線の間の容量が、コイルのインダクタンスと共に共振回路を形成するプレーナ変圧器からなる装置上の可変インピーダンス負荷を動作させるための方法に関する。このコイルは、共振回路の共振周波数の選択を含み、共振周波数は、抑制される入力信号の高調波の周波数と一致する。
2021531638.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力側又は出力側として動作でき、一次コイルと二次コイルとを備えた一次側及び二次側から少なくともなるプレーナ変圧器であって、コイルの巻線の間の容量が、前記コイルのインダクタンスと共に共振回路を形成するプレーナ変圧器上の可変インピーダンス負荷を動作させるための方法であって、
前記共振回路の共振周波数が、抑制される入力信号の高調波の周波数と一致するように、前記共振周波数を選択することを含む方法。
【請求項２】
前記プレーナ変圧器の入力側に、出力で反射される信号に依存しないインピーダンスを設け、前記プレーナ変圧器が前記高調波に対して不透明となるようにすること特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
一次側及び二次側からなるプレーナ変圧器であって、前記一次側は少なくとも第１のコイルを備え、前記二次側は少なくとも第２のコイルを備え、前記第２のコイルは対称となるように構成されると共に２つの分岐部を持つ差動出力と対称点とを有し、前記対称点と前記差動出力の第１の分岐部との間の前記第２のコイルは、その巻線の間に分布インダクタンスと分布容量とを有するプレーナ変圧器を動作させるための方法であって、
前記分布インダクタンスと前記分布容量との間の共振周波数が、好適な動作周波数の倍数に等しくなるように選択することを含む方法。
【請求項４】
好適な動作周波数を有し、一次側及び二次側からなるプレーナ変圧器であって、前記一次側は、前記好適な動作周波数で第１の入力インピーダンスを有する入力を備え、前記二次側は、前記好適な動作周波数で第１の信号源インピーダンス及び第１の負荷インピーダンスを含む第１の出力インピーダンスを有する出力を備え、前記好適な動作周波数では、前記第１の信号源インピーダンスは、前記出力を終端した場合、前記入力インピーダンスの前記第１の負荷インピーダンスの複素共役であって、前記第１の負荷インピーダンスは、前記入力を終端した場合、前記出力インピーダンスの前記第１の信号源インピーダンスの複素共役であって、前記一次側は少なくとも第１のコイルを備え、前記二次側は少なくとも第２のコイルを備え、前記第２のコイルは対称となるように構成されると共に、前記プレーナ変圧器が差動モードで動作している際に仮想高周波グラウンドを対称点に有するプレーナ変圧器を動作させるための方法であって、
分布インダクタンスと分布容量との間の共振周波数が、好適な動作周波数の倍数に等しくなるように選択することを含む方法。
【請求項５】
前記プレーナ変圧器が高周波動作で動作していることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記高周波動作がｆ≧１０ＭＨｚであることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記高周波動作が５０ｋＨＺ≦ｆ≦１０ＭＨｚであることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項８】
入力側又は出力側として動作させることができる一次側及び二次側と、制御部とを少なくとも備えたプレーナ変圧器であって、制御部は請求項１〜７のいずれか一項に記載のステップを有するプログラムを有するプレーナ変圧器。
【請求項９】
好適な動作周波数を有し、一次側及び二次側からなるプレーナ変圧器であって、前記一次側は、少なくとも第１のコイルを備え、前記二次側は、少なくとも第２のコイルを備え、前記第２のコイルは対称となるように構成されると共に２つの分岐部を持つ差動出力と対称点とを有し、前記差動出力の第１の分岐部と前記対称点との間の前記第２のコイルは、その巻線の間に分布インダクタンスと分布容量とを有するプレーナ変圧器において、前記分布インダクタンスと前記分布容量との間の共振周波数が前記好適な動作周波数の倍数に等しいことを特徴とするプレーナ変圧器。
【請求項１０】
好適な動作周波数を有し、一次側及び二次側からなるプレーナ変圧器であって、前記一次側は、前記好適な動作周波数で第１の入力インピーダンスを有する入力を備え、前記二次側は、前記好適な動作周波数で第１の信号源インピーダンス及び第１の負荷インピーダンスを含む第１の出力インピーダンスを有する出力を有し、前記好適な動作周波数では、前記第１の信号源インピーダンスは、前記出力を終端した場合、前記入力インピーダンスの前記第１の負荷インピーダンスの複素共役で、前記第１の負荷インピーダンスは、前記入力を終端した場合、前記出力インピーダンスの前記第１の信号源インピーダンスの複素共役であって、前記一次側は少なくとも第１のコイルを備え、前記二次側は少なくとも第２のコイルを備え、前記第２のコイルは対称となるように構成されると共に、前記プレーナ変圧器が差動モードで動作している際に対称点に仮想高周波グラウンドを有するプレーナ変圧器において、分布インダクタンスと分布容量との間の共振周波数が前記好適な動作周波数の倍数に等しいことを特徴とするプレーナ変圧器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波動作においてプレーナ変圧器上の可変インピーダンス負荷を動作させるための装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
先行技術では、信号源が伝送路によって負荷に接続される装置が開示されている。高電力の範囲では、低インピーダンス信号源（例えば、１Ω）が、典型的には、多くの場合インピーダンスが可変である（たとえば、１Ωの値を中心に可変である）低インピーダンス負荷に、より高いインピーダンスの伝送路（例えば、５０Ω）を用いて接続される。信号源と伝送路との間のインピーダンス整合には通常、（例えば、固定の）第１のインピーダンス比を有する第１の整合ネットワークが使用され、伝送路と負荷との間のインピーダンス整合には、（例えば、可変の）第２のインピーダンス比を有する第２の整合ネットワークが使用される。信号は、信号源から負荷へと、第１の整合ネットワーク、伝送路及び第２の整合ネットワークを介して送信される。信号は、典型的には、基本周波数における成分と高調波、すなわち基本周波数の整数倍における成分とを有する。
【０００３】
先行技術では、変圧器が固定のインピーダンス比を有する整合ネットワークとして知られている。変圧器は、第１の巻数を有する入力コイル（「一次巻線」）と第２の巻数を有する出力コイル（「二次巻線」）とを備え、第２の巻数と第１の巻数との間に巻数比と呼ばれる比を有する。
【０００４】
低周波数信号の場合、巻数比Ｎを有する変圧器は、電圧を入力と出力との間で係数Ｎだけ減少させる一方、電流を係数Ｎだけ増加させるように変圧させため、変圧器を用いてＮ２の負荷インピーダンスに対する信号源の比を調整できる。
【０００５】
プレーナ変圧器は、変圧器の特殊な実装である。プレーナ変圧器は、一次コイルと二次コイルとを備え、一次コイルと二次コイルとは実質的に平らで、面平行で、誘電体によって隔てられている。
【０００６】
高周波技術の観点から、プレーナ変圧器は、分布インダクタンスと分布容量とを用いて入力から出力へと信号を、所望の変化を信号インピーダンスにもたらしつつ送信する要素である。低周波数域におけるこの変化は、巻数比の二乗の比における２つの実際のインピーダンスの間のものだが、より高い周波数域における本質的には非実際の高周波インピーダンスと、本質的には分布している容量及びインダクタンスコーティングとについては、関係がより複雑である。
【０００７】
先行技術では、鏡面対称性を有する一次コイルを作成すること（「一次側対称プレーナ変圧器」）が知られている。また、二次コイルの巻数が偶数である場合、二次コイルの巻線の半分を、巻き方向を確認するのに最適なプレーナ変圧器の第１の視角から見て第１の巻き方向で一次コイルの上方に配置し、巻線のもう半分を、第１の視角から見て逆の巻き方向（「二次側対称プレーナ変圧器」）で一次コイルの下方に配置し、巻線の最初の半分と残りの半分とを、巻線の回転中心の領域において互いに導電可能に接続する先行技術も入手可能である。最後に、先行技術によると、プレーナ変圧器は、完全に対称に、すなわち一次側と二次側で対称に作成することができる。
【０００８】
信号源が差動アンプ装置である場合、一次側が対称なプレーナ変圧器では、高周波技術の観点においてグラウンドに接続される点であって、電圧供給源からの出力信号を遮断するための要件が最小で済みつつそこを介して供給電圧を供給できる点が、一次巻線の中間にある。二次側が対称なプレーナ変圧器では、同様に、高周波技術の観点においてグラウンドに接続される点が、二次コイルの中間にある。先行技術によると、これは、例えば直流電圧をアンテナ接続部に印加するために又は直流電圧をアンテナ接続部から引き出すために使用される。
【０００９】
先行技術において、第１の整合ネットワークとして高調波整合構造も知られている。高調波整合構造によって、基本波及び高調波のための負荷インピーダンスの所望の値を、量と位相に応じて実現できる。高調波の場合においてもインピーダンスを制御することは、信号源の出力における電流と電圧の時間プロフィールを実現するために有利に使用することができ、これにより信号源の特に効率的な動作が実現する。
【００１０】
可変インピーダンスを有する負荷は、典型的には、信号の基本波だけでなく高調波に対しても、入力インピーダンスのばらつきを示す。先行技術に係る可変インピーダンス比を有する第２の整合ネットワークは、典型的には、信号の基本周波数で負荷インピーダンスのばらつきを吸収することにのみ適しており、通常は高調波に対するインピーダンス整合をまったく許容しない。
【００１１】
そして、第１の整合ネットワークとしての高調波整合構造は、基本周波数で伝送路に対向する側において更なる対策無しに、規定されたインピーダンスで終端される。しかし、基本周波数の倍数においては、可変インピーダンスが存在する。このような可変高調波終端は、信号源の出力における電流と電圧の時間プロフィールに対して不都合な影響を与える。
【００１２】
可変負荷に対しても信号源において再生可能な高調波終端を実現するためには、第２の整合ネットワーク、伝送路及び第１の整合ネットワークからなる装置を高調波を通さないように設計することが、先行技術において知られている。その結果、アンプ装置の能動素子の出力において再生可能なインピーダンス比を実現でき、これにより、負荷のインピーダンスにほぼ依存しない高効率な信号源が実現できる。
【００１３】
特に、先行技術では、例えば、高調波をグラウンド側へずらす周波数選択的な吸引回路又はクロスオーバ回路のような構造が知られている。このようなグラウンド側へのずらしは、例えば、それぞれの高調波における短絡を表し、それぞれの高調波において規定されたインピーダンスを設ける。これに基づき、信号源が常に高効率で動作するように第１の整合ネットワークを設計できる。
【００１４】
先行技術の欠点としては、特に、このような高調波をそらすための対策が高コストにつながるという点がある。先行技術のさらなる欠点としては、このような高調波をそらすための対策が、常に信号電力の損失を伴い、全体としての効率を低下させるという点がある。
【００１５】
従って、開発の目的は、信号源が可変インピーダンス負荷を駆動させるために動作する場合であっても、先行技術の欠点を抑制しつつ、高調波整合において、信号源での一貫して高い効率を実現できる対策を提供することである。
【００１６】
このため、先行技術の欠点無しに、可変インピーダンス負荷の低損失動作を実現する手段を提供することが望ましい。
【００１７】
先行技術の欠点無しに、可変インピーダンス負荷を低損失動作させる目的は、「周波数選択的な不透明のプレーナ変圧器Ｉ」の発明によって実現される。この発明は、一次コイル及び二次コイルを備え、入力側又は出力側として動作可能な一次側及び二次側から少なくともなるプレーナ変圧器であって、コイルの巻線間の容量がコイルのインダクタンスと共に共振回路を形成するプレーナ変圧器からなる装置上の可変インピーダンス負荷を動作させるための方法に関する。このコイルは、共振回路の共振周波数の選択を構成し、共振周波数は、抑制すべき入力信号の高調波の周波数に一致する。
【００１８】
「プレーナ変圧器」は平面状の設計を特徴とする特殊な種類の変圧器である。高周波数の観点から、プレーナ変圧器は、容量及びインダクタンス要素を有する分布的構造である。インダクタンス要素はコイルがほとんどを占めている。容量要素は、一方では一次コイルと二次コイルとの間の容量コーティングからなり、他方では、一次コイル及び二次コイルが２つ以上の巻線を有する（部分）コイルからなる場合、これらのコイル自身内の２つの巻線の間に存在しうる容量によって構成される。
【００１９】
プレーナ変圧器のコイルの２つの巻線の間の容量は、コイルのインダクタンスと共に共振回路を形成する。本発明に係る方法の文脈において、この共振回路の共振周波数は、抑制される信号の高調波の周波数と一致するように選択される。その結果、抑制される高調波では、プレーナ変圧器の出力から入力へ信号を送信できない。入力側では、プレーナ変圧器は、抑制される高調波に対するインピーダンスを設け、このインピーダンスは、プレーナ変圧器の出力に当たる（反射）信号に依存しない。プレーナ変圧器はこれらの高調波に対して不透明であり、入力側の高調波終端は負荷及び第２の整合ネットワークの状態に依存しない。
【００２０】
二次コイル内に所定数の巻線を有する高周波プレーナ変圧器は、通常２つの層からなってもよく、一方の層は一次側であってもよく、説明のために一方の層に対して平行に配置される他方の層は二次側であってもよい。また、プレーナ変圧器は、様々な組み合わせにおいて１つより多くの一次層及び二次層を備えていてもよい。例えば、本発明に係るプレーナ変圧器は、サンドイッチ配置におけるように２つの二次側（ここでは、「側」は、「層」、「半分」、「コイル」と同様の意味を有する）の中間に配置された一次側（ここでは「側」は「層」や「コイル」と同様の意味を有する）を備えていてもよい。二次コイルの巻線の一方の半分は一次コイルの上方にあり、他方の半分は一次コイルの下方にある。中間には「仮想グラウンド」がある。上方から見た場合、両半分は、互いに逆の２つの巻き方向をそれぞれ有するように見える。これは、一方の半分では、電流が「内側から外側へ」、他方の半分では「外側から内側へ」流れるものの、それぞれの半分で誘起された（部分）電圧は、互いに相殺されるのではなく足し合わされるべきであるため、このような構成でなければならない。
【００２１】
本発明に係る方法を実施するためのプレーナ変圧器の更なる実施形態は、一次コイル及び二次コイルの段階的並列接続で作ることができる。例えば、装置は、３つの一次コイルと４つの二次コイルを備えていてもよい。これらのコイルは交互に配置されてもよい：二次コイル、一次コイル、二次コイル、一次コイル、二次コイル、一次コイル、二次コイル。一次コイルは全て並列に接続され、これはこれらのコイルが１つの巻線（但しこの巻線が３つの平行な「導線」からなる）を有する１つのコイルに相当することを意味する。隣り合う二対の二次コイル（２つの上側コイルと２つの下側コイル）は、対として並列に接続される。
【００２２】
本発明に係る方法を実現するのに有利に適したプレーナ変圧器の別の実施形態は、１つより多くの一次コイルを備える。
【００２３】
本発明に係る方法を実現するのに有利に適したプレーナ変圧器のさらなる実施形態では、少なくとも一部の一次コイルが互いに並列に電気的に接続されている。
【００２４】
本発明に係る方法を実現するのに有利に適したプレーナ変圧器の別の実施形態は、１つより多くの二次コイルを備える。
【００２５】
本発明に係る方法を実現する実施形態として有利に適したプレーナ変圧器のさらなる実施形態では、少なくとも一部の二次コイルが互いに並列に電気的に接続されている。
【００２６】
互いに本質的に面平行な７つの層に亘って延在するプレーナ変圧器を具体例として挙げる。一連の層に対して垂直な層の並びにおいて、各層は、第１の層Ｓ１、第２の層Ｐ１、第３の層Ｓ２、第４の層Ｐ２、第５の層Ｓ３、第６の層Ｐ３及び第７の層Ｓ４と呼ばれる。
【００２７】
３つの、例えば幾何学的に合同で、第１及び第２の入力をそれぞれ有する一次コイルが第２の層Ｐ１、第４の層Ｐ２及び第６の層Ｐ３内に配置されており、全ての一次コイルの第１の入力が電気的に短絡しており、全ての一次コイルの第２の入力が電気的に短絡している。第１の二次コイルは、第１の層Ｓ１内における第１の巻き方向の第１の巻数の第１のコイル部分Ｔ１と、第７の層Ｓ４内における、第１の巻方向とは逆の巻き方向の第１の巻数の第４のコイル部分Ｔ４とからなる。第２の二次コイルは、第３の層Ｓ２内における第１の巻方向の第１の巻数の第２のコイル部分Ｔ２と、第５の層Ｓ３内における、第１の巻方向とは逆の巻き方向の第１の巻数の第３のコイル部分Ｔ３とからなる。巻線の回る方向から見て第１のコイル部分Ｔ１、第２のコイル部分Ｔ２、第３のコイル部分Ｔ３及び第４のコイル部分Ｔ４の内側端は、導電可能に互いに接続されている。巻線の回る方向から見て外側に位置する第１のコイル部分Ｔ１と第２のコイル部分Ｔ２の端は、導電可能に互いに接続される。巻線の回る方向から見て外側に位置する第３のコイル部分Ｔ３と第４のコイル部分Ｔ４の端は、導電可能に互いに接続される。
【００２８】
本発明に係る方法は、プレーナ変圧器の入力側で、出力側で反射された信号に依存しないインピーダンスを設けられるため、プレーナ変圧器が高調波に対して不透明に見える。
【００２９】
課題となる問題を解決するために、一次側及び二次側からなるプレーナ変圧器であって、一次側は少なくとも第１のコイルを備え二次側は少なくとも第２のコイルを備えるプレーナ変圧器を動作させるための方法を提供できる。第２のコイルは対称となるように構成されると共に２つの分岐部を持つ差動出力と対称点とを有する。差動出力の第１の分岐部と対称点との間の第２のコイルは、分布インダクタンスと分布容量とをその巻線の間に有する。また第２のコイルは、分布インダクタンスと分布容量との間の共振周波数が好適な動作周波数の倍数に等しくなるように選択されるという特徴を更に有していてもよい。
【００３０】
また、好適な動作周波数を有し、一次側及び二次側からなるプレーナ変圧器を動作させるための方法によっても目的を実現できる。一次側は、好適な動作周波数で第１の入力インピーダンスを有する入力を備え、二次側は、好適な動作周波数で第１の信号源インピーダンス及び第１の負荷インピーダンスを含む第１の出力インピーダンスを有する出力を備える。好適な動作周波数では、第１の信号源インピーダンスは、出力を終端した場合、入力インピーダンスの第１の負荷インピーダンスの複素共役である。また、第１の負荷インピーダンスは、入力を終端した場合、出力インピーダンスの第１の信号源インピーダンスの複素共役である。一次側は少なくとも第１のコイルを備え、二次側は少なくとも第２のコイルを備え、第２のコイルは対称となるように構成される。このため、プレーナ変圧器の差動動作において、仮想高周波グラウンドが対称点に現れ、好適な動作周波数の倍数に等しい、分布インダクタンスと分布容量との間の共振周波数を選択することが含まれる。
【００３１】
本発明に係るプレーナ変圧器は、本発明に係る方法を用いて高周波動作において動作させることができる。低周波数域におけるこの変化は、巻数比の二乗の比における２つの実際のインピーダンスの間のものだが、より高い周波数域における本質的には非実際の高周波インピーダンスと、本質的には分布している容量及びインダクタンスコーティングとについては、関係がより複雑である。高周波数動作は、ｆ≧１０ＭＨｚであってもよい。また、高周波数動作は５０ｋＨｚ≦ｆ≦１０ＭＨｚであってもよい。
【００３２】
本発明に係る装置の実施形態は、入力側又は出力側として動作させることができる一次側及び二次側から少なくともなるプレーナ変圧器と、制御部とを備えていてもよく、制御部は、前述の方法ステップの１つに係るステップを有するプログラムを備える。
【００３３】
本発明に係る装置の別の実施形態は、好適な動作周波数を有し、一次側及び二次側からなるプレーナ変圧器であって、一次側は少なくとも第１のコイルを備え、二次側は少なくとも第２のコイルを備え、第２のコイルは対称となるように構成されると共に２つの分岐部を持つ差動出力と対称点とを有し、差動出力の第１の分岐部と対称点との間の第２のコイルは、分布インダクタンスと分布容量とをその巻線の間に有するプレーナ変圧器を備えていてもよく、分布インダクタンスと分布容量との間の共振周波数が好適な動作周波数の倍数に等しいことを特徴とする。
【００３４】
本発明に係る装置は、好適な動作周波数を有し、一次側及び二次側からなるプレーナ変圧器であって、一次側は、好適な動作周波数で第１の入力インピーダンスを有する入力を備え、二次側は、好適な動作周波数で第１の信号源インピーダンス及び第１の負荷インピーダンスを含む第１の出力インピーダンスを有する出力を備え、好適な動作周波数では、第１の信号源インピーダンスは、出力を終端した場合、入力インピーダンスの第１の負荷インピーダンスの複素共役であって、第１の負荷インピーダンスは、入力を終端した場合、出力インピーダンスの第１の信号源インピーダンスの複素共役であって、一次側は少なくとも第１のコイルを備え、二次側は少なくとも第２のコイルを備え、第２のコイルは対称となるように構成されると共に、プレーナ変圧器が差動モードで動作している際に対称点において仮想高周波数グラウンドを有するプレーナ変圧器をさらに備えていてもよく、分布インダクタンスと分布容量との間の共振周波数が好適な動作周波数の倍数に等しいことを特徴とする。
【００３５】
本発明に係る装置及び本発明に係る方法は、さらに任意の有利な特徴と組み合わせてもよい。説明のために再度指摘すると、本発明の目的は、高周波数域において、可変インピーダンス負荷と共に高効率を実現することである。上述の方法、装置及びそれらの実施形態は、効率を確保するためにコイル（例えば、二次コイル）内の容量を使用することに関する。その他の実施形態では、これらの容量に一次コイルと二次コイルとの間の容量を組み合わせて使用することにより、さらなる効率の向上を実現してもよい。
【００３６】
組み合わされた実施形態では、コイルに沿ったインダクタンスコーティングが、一次コイルと二次コイルとの間の容量コーティングと共に、所与の回線インピーダンスと、所与の電気線長を有するストリップラインを形成する。そして、電気線長は、回線の幾何学的長さと誘電体内における信号の伝搬速度とに依存する。
【００３７】
信号周波数では、仮想高周波グランウドは、二次コイルの対称点における第１のインピーダンスにマッピングされる。二次コイルに沿った対称点から二次コイルの出力までの経路の電気長が、所望の高調波の波長の１／４の奇数（偶数）倍と等しくなるように選択された場合、完全に対称なプレーナ変圧器の出力から入力までの信号の送信は、この出力が開回路（短絡）で終端されている場合、最大の損失を有する。伝送路、第２の整合ネットワーク及び負荷によって終端されるプレーナ変圧器の出力において通常予期されるすべての負荷インピーダンスについて、出力から入力への送信は低い。従って、プレーナ変圧器は、所望の高調波において入力側でインピーダンスを設け、このインピーダンスは、プレーナ変圧器の出力に当たる（「反射された」）信号に依存しない。プレーナ変圧器は、これらの高調波に対して不透明であり、入力側の高調波終端は、負荷や第２の整合ネットワークの状態に依存しない。
【００３８】
比較的高い出力電力を有すると同時に比較的低い動作電圧を有するトランジスタは、その出力電力を低抵抗負荷へと特に効率的に送る。１３０Ｖの破壊電圧を有する現代のＬＤＭＯＳは、典型的には５０Ｖの供給電圧で動作する。完全に制御された場合、高周波出力電圧は、５０Ｖを中心に±５０Ｖで振れる。トランジスタから１ｋＷの出力電力を得るためには、４０Ａの出力電流が必要で、出力インピーダンスは５０Ｖ／４０Ａ、すなわち１オームの領域にある。これは動作電圧と出力電力とによってのみ決定されるので、１オーム程度の負荷インピーダンスはこの場合絶対に必要である。
【００３９】
このトランジスタを用いて典型的には５０オームの「実際」の負荷を供給できるようにするためには、５０オームを１オームにマッピングする整合ネットワークが必要となる。本発明に係るプレーナ変圧器はこの整合ネットワークの一部となりうる。
【００４０】
アンプ、すなわちトランジスタと整合ネットワークとの組み合わせの効率は、トランジスタが動作する効率と整合ネットワーク、特にプレーナ変圧器における損失との両方によって決定される。整合ネットワークにおける損失は、整合ネットワークが入力側と出力側で終端されるインピーダンスにも影響される。例えば、一次コイルがプッシュプルアンプによって駆動される場合、プッシュプルアンプの差動出力インピーダンスは、入力において、一次コイルの終端として見ることができる。これに対し、例えば、二次コイルの出力では、５０オームが存在する。
【００４１】
「巻数比」は、二次コイルの巻数を一次コイルの巻数で割ったものである。非常に高い信号源電力（例えば、３６Ｖで２５００Ｗ）を有する信号源が、信号源の動作電圧に基づき、中間の負荷インピーダンス（例えば、５０オーム）で動作する場合、１よりも顕著に大きい巻数比を有するプレーナ変圧器が、整合には有利であると考えられる。例えば、一次コイルが１つの巻線を有し、二次コイルが、一次コイルの上方と下方にそれぞれ３つの巻線を有するようなプレーナ変圧器を選択できる。このように高い巻数比を有するプレーナ変圧器は、信号源の動作又は負荷の整合には好ましくないほど高いインピーダンスでそれぞれ出力側と入力側を終端した際に最小の損失を有するものの、既存の負荷や信号源インピーダンスで終端した際に不都合なほど高い損失を有する。
【００４２】
整合ネットワークにおける損失が最小化される負荷インピーダンスは、一次コイルを基準グラウンドとした場合の「回線」二次コイルの回線インピーダンスに依存する。本発明では、二次コイルの両半分を並列に接続することによってこの回線インピーダンス低減する。利点：インダクタンスコーティングが減少する（２つのコイルが並列）、容量コーティングが増加する、インダクタンスコーティングを容量コーティングで割った値の平方根としての回線インピーダンスが、２つの並列な二次コイルによって半分に減少する。
【００４３】
プレーナ変圧器の最後に述べた実施形態（並列接続）において、例えば、第１の層Ｓ１と第２の層Ｐ１、第２の層Ｐ１と第３の層Ｓ２、第３の層Ｓ２と第４の層Ｐ２、第４の層Ｐ２と第５の層Ｓ３、第５の層Ｓ３と第６の層Ｐ３、第６の層Ｐ３と第７の層Ｓ４の間の空間はそれぞれ同じ誘電体で満たされ、第２の層Ｐ１と第３の層Ｓ２との間、第３の層Ｓ２と第４の層Ｐ２との間、第４の層Ｐ２と第５の層Ｓ３との間及び第５の層Ｓ３と第６の層Ｐ３との間の第１の距離は、第１の層Ｓ１と第２の層Ｐ１との間及び第６の層Ｐ３と第７の層Ｓ４との間の第２の距離よりも２倍大きくなるように選択されてもよい。この結果、二次コイルの全ての巻線には同様の回線インピーダンスが与えられる。
【００４４】
従って、本発明に係る装置は、例えば５０オームの出力インピーダンスに対する入力の正しい比を、トランジスタに適した負荷インピーダンスにマッピングすると同時に、負荷インピーダンスとしての５０オームちょうどにおいて低い損失をもたらすことができる。
【００４５】
従って、本発明に係る方法は、入力側又は出力側として動作可能な一次側及び二次側から少なくともなり、第１のインピーダンスに対する一方の二次側の対称点に仮想画像高周波グラウンドを有するプレーナ変圧器からなる装置上の可変インピーダンス負荷を動作させるための方法と組み合わせることができる。
【００４６】
上述の組み合わされた方法は、一方の二次側に沿った対称点から二次側の出力までの経路が、所望の高調波の波長の１／４の奇数（又は偶数）倍と等しくなるように選択すること及び／又は二次側の出力を開回路（又は短絡）で終端することをさらに含んでいてもよい。
【００４７】
別の可能な組み合わせとしては、一次側及び二次側からなるプレーナ変圧器であって、一次側は少なくとも第１のコイルを備え、二次側は少なくとも第２のコイルを備え、第２のコイルは対称となるように構成されると共に２つの分岐部を持つ差動出力と対称点とを有し、差動出力の第１の分岐部と対称点との間の第２のコイルは、第１コイルに対する分布インダクタンスと分布容量とを有するプレーナ変圧器を動作させるための方法であって、分布インダクタンスと分布容量との間の共振周波数が好適な動作周波数の倍数に等しくなるように選択することを含む方法の追加がある。
【００４８】
同様に、本発明に係る方法は、一次側と二次側とを備えたプレーナ変圧器であって、一次側は少なくとも第１のコイルを備え、二次側は少なくとも第２のコイルを備え、第２のコイルは対称となるように構成されると共に、プレーナ変圧器が差動モードで動作している際に対称点において仮想高周波数グラウンドを有するプレーナ変圧器を動作させるための方法であって、二次コイルの電気長が、好適な動作周波数における波長の半分よりも小さく、好適な動作周波数における波長の半分の整数分の１の整数倍に等しくなるように選択することを含む方法と共に実施できる。
【００４９】
別の実施形態では、本発明に係る方法は、プレーナ変圧器を動作させるための方法を含んでいてもよい。このプレーナ変圧器は、好適な動作周波数を有し、一次側と二次側からなり、一次側は、好適な動作周波数で第１の入力インピーダンスを有する入力を備え、二次側は、好適な動作周波数で第１の信号源インピーダンス及び第１の負荷インピーダンスを含む第１の出力インピーダンスを有する出力を備え、好適な動作周波数では、第１の信号源インピーダンスは、出力を終端した場合、入力インピーダンスの第１の負荷インピーダンスの複素共役であって、第１の負荷インピーダンスは、入力を終端した場合、出力インピーダンスの第１の信号源インピーダンスの複素共役であって、一次側は少なくとも第１のコイルを備え、二次側は少なくとも第２のコイルを備え、第２のコイルは対称となるように構成される共に、プレーナ変圧器が差動モードで動作している際に対称点において仮想高周波数グラウンドを有する。この方法は、二次コイルの電気長が、動作周波数における波長の半分よりも小さく、動作周波数における波長の半分の整数分の１の整数倍となるように選択することを含んでいる。
【００５０】
本発明の目的を実現するために上述の方法を利用できる装置の一実施形態としては、入力側又は出力側として動作させることができる一次側及び二次側と制御部とを少なくとも備えたプレーナ変圧器があり、制御部は、前述の請求項の１つに係るステップを有するプログラムを有する。
【００５１】
また、本発明に係る装置としてのプレーナ変圧器は、好適な動作周波数を有し、一次側及び二次側からなってもよく、一次側は、少なくとも第１のコイルを備え、二次側は、少なくとも第２のコイルを備え、第２のコイルは対称となるように構成されると共に、プレーナ変圧器の差動モードでは対称点において仮想高周波数グラウンドを有する。本実施形態は、二次コイルの電気長が、動作周波数における波長の半分よりも小さく、動作周波数における波長の半分の整数分の１の整数倍に等しくなることを特徴とする。
【００５２】
装置別の実施形態としては、好適な動作周波数を有し、一次側及び二次側からなるプレーナ変圧器であって、一次側は、少なくとも第１のコイルを備え、二次側は、少なくとも第２のコイルを備え、第２のコイルは対称となるように構成されると共に２つの分岐部を持つ差動出力と対称点とを有し、第２のコイルは、差動出力の第１の分岐部と対称点との間に第１のコイルに対する分布インダクタンスと分布容量とを有する。本実施形態は、分布インダクタンスと分布容量との間の共振周波数が好適な動作周波数の倍数に等しいため、効率が最適化されていることを特徴とする。
【００５３】
本発明に係る方法を適用する装置の別の実施形態としては、好適な動作周波数を有し、一次側及び二次側からなるプレーナ変圧器であって、一次側は、好適な動作周波数で第１の入力インピーダンスを有する入力を備え、二次側は、好適な動作周波数で第１の出力インピーダンスを有する出力を備える。これは第１の信号源インピーダンス及び第１の負荷インピーダンスを有する。好適な動作周波数では、第１の信号源インピーダンスは、出力を終端した場合、入力インピーダンスの第１の負荷インピーダンスの複素共役で、第１の負荷インピーダンスは、入力を終端した場合、出力インピーダンスの第１の信号源インピーダンスの複素共役であって、一次側は少なくとも第１のコイルを備え、二次側は少なくとも第２のコイルを備え、第２のコイルは対称となるように構成される共に、プレーナ変圧器が差動モードで動作している際に対称点に仮想高周波グラウンドを有する。この装置は、二次コイルの電気長が、動作周波数における波長の半分よりも小さく、動作周波数における波長の半分の整数分の１の整数倍に等しくなることをさらに特徴とする。
【００５４】
装置に関する上述の実施形態は、さらに制御部を備えていてもよく、制御部は、前述の請求項の１つに係るステップを有するプログラムを有する。
【００５５】
当業者ならば、本発明に開示されている教示を、可能な限り簡潔な提示のための上述の構造から離れ、以下のように適用できる。例えば、第１の巻き方向の第１の巻数の巻線が、二次コイルの第１の層に配置され、第１の巻き方向とは逆の巻き方向の、第１の巻数とは異なる第２の巻数の巻線が二次コイルの第２の層に配置された場合、上述の構造では二次コイルの対称点に位置する高周波グラウンドが別の場所にあってもよい。
【００５６】
これらの特徴の組み合わせが、請求項の特徴の組み合わせと組み合わせ可能であることは、明確に指摘されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】図１は、本発明に係る装置−プレーナ変圧器である。
【発明を実施するための形態】
【００５８】
図１は、本発明に係る方法１００を実施できる本発明に係る装置を示している。装置１０は、プレーナ変圧器１０からなる。二次コイルに可変数の巻線を有する高周波プレーナ変圧器１０は、通常２つの層からなってもよく、一方の層は一次側であってもよく、説明のために一方の層に対して平行に配置される他方の層は二次側であってもよい。図１のプレーナ変圧器は、二次コイル以上のものを有する。本発明に係る図１のプレーナ変圧器は、サンドイッチ配置におけるように２つの二次側１２、１２’（細い線、細い点線）の間の中心に配置された一次側１１（太い外側の線）を備える。二次コイル１２の巻線の一方の半分は一次コイル１１の上方にあり、他方の半分１２’は一次コイル１１の下方にある。２つの二次コイル１２、１２’は、互いに逆の巻線方向を有する。二次コイルの巻線同士が接続される中間には、「仮想グラウンド」がある。上方から見た場合、両半分は、互いに逆の巻き方向を有するように見える。これは、一方の半分では、電流が「内側から外側へ」、他の半分では「外側から内側へ」流れるものの、それぞれの半分で誘起された（部分）電圧は、相殺されるのではなく足し合わされるべきであるため、このような構成でなければならない。
【符号の説明】
【００５９】
１０  本発明に係る装置−プレーナ変圧器
１１  プレーナ変圧器の一次コイル
１２  プレーナ変圧器の二次コイル（上側）
１２’  プレーナ変圧器の対称二次コイル（下側）
１００  本発明に係る方法
【図１】
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【国際調査報告】
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