(57)【要約】【課題】  変換周波数帯を容易に調整でき、かつ、大幅な調整に対応可能なバラントランス、増幅器及びバラントランス製造方法を提供する。【解決手段】  バラントランス３０は、基板１０の第１の面１０ａに形成され、複数の曲部３９ａ〜４１ａを有する蛇行状を成し、一端に２つの平衡端子３３を備える第１の伝送線路部３１と、前記基板１０の前記第１の面１０ａと裏側の第２の面に形成され、複数の曲部３９ａ〜４１ａを有する蛇行状を成し、一端に不平衡端子３６を備える第２の伝送線路部３２と、前記曲部３９ａ〜４１ａのうち互いに離間した２点を電気的に接続することで変換周波数を変更可能である導電性部材４３と、を備えたことを特徴とする。【選択図】      図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の第１の面に形成され、複数の曲部を有する蛇行状を成し、一端に２つの平衡端子を備える第１の伝送線路部と、
前記基板の前記第１の面の裏側の第２の面に形成され、複数の曲部を有する蛇行状を成し、一端に不平衡端子を備える第２の伝送線路部と、
前記曲部のうち互いに離間した２点を電気的に接続することで変換周波数帯を変更可能である導電性部材と、を備えたことを特徴とするバラントランス。
【請求項２】
基板の第１の面に形成され、一端に平衡端子を備える第１の伝送線路部と、
前記基板の前記第１の面の裏側の第２の面に形成され、一端に不平衡端子を備える第２の伝送線路部と、を備え、
前記第１及び第２の伝送線路部は、長さが異なる複数のＵ字状の線路部を備えたことを特徴とする請求項１記載のバラントランス。
【請求項３】
前記請求項１または２に記載のバラントランスを２つ備えるとともに、
前記２つのバラントランスの前記平衡端子がそれぞれ入力側及び出力側に接続されるトランジスタを備えたことを特徴とする増幅器。
【請求項４】
基板の第１の面に形成され、一端に２つの平衡端子を備える第１の伝送線路部と、前記基板の前記第１の面の裏側の第２の面に形成され、一端に不平衡端子を備える第２の伝送線路部と、を備え、前記第１及び第２の伝送線路部が複数の曲部を有する蛇行状の伝送線路部を有するバラントランスにおいて、
前記曲部を挟んで互いに離間する２点を電気的に接続することにより変換周波数帯を調整する周波数調整工程を有するバラントランスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は例えば高周波モジュールを構成する増幅器に用いられるバラントランス、このバラントランスを備えた増幅器及びバラントランスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高周波モジュールを構成する増幅器等に用いられるバラントランスにおいて、図１１に示すように、基板５０の表面５０ａ及び裏面５０ｂに伝送線路部５１，５２を形成する技術が知られている。図１２及び図１３に示すように、表面５０ａ及び裏面５０ｂには、それぞれＣ字形状の伝送線路部５１，５２が互いに対応する位置に形成されている。表面５０ａの伝送線路部５１の一端は平衡端子５３、他端は接地端子５４であり、裏面５０ｂの伝送線路部５２の一端は不平衡端子５６、他端は接地端子５７となっている。伝送線路部５１，５２の端子同士は、スルーホール等を介して接続されている。このようなバラントランス５で変換可能な周波数帯域はこの伝送線路部５１，５２の長さに依存し、例えば図１５において（ｅ）で示されるように、中心周波数は４３０ＭＨｚ程度である。このバラントランス５において中心周波数を調節する際には、図１４に示すように、伝送線路部５１，５２にそれぞれ銅箔等の金属メタルからなる調整パターン５８を貼り付けることにより周波数を変化させる方法が知られている。この調整によれば、図１５のグラフにおいて（ｆ）で示すように変換周波数帯が変化し、中心周波数が低くなる。この場合の可変幅は２０ＭＨｚ程度である。
【０００３】
なお、巻線型のバラントランスの変換周波数の調整方法が提供されているが（例えば特許文献１参照）、巻き線型を用いた際、伝送周波数が高くなるほど変換損失が大きくなり、数十ＭＨｚが使用限界である。また、移相器等において、無段階で伝送線路部の長さを調整することができる調整方式（例えば特許文献２参照）が提供されているが、この調整方式はバラントランスに応用されていない。
【特許文献１】特開平４−２８６４１０号公報
【特許文献２】特開平１１−３１９０２公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のように、Ｃ字状のパターンに調整パターンを追加して周波数を調節するバラントランスでは、次のような問題があった。すなわち、追加できる調整パターンの長さは限られており、調整幅が大きい場合に対応できない。したがって、調整幅が大きい場合には別の長さの伝送線路部を有する基板を設ける必要がある。
【０００５】
そこで、本発明は、変換周波数帯を容易に調整でき、かつ、大幅な調整に対応可能なバラントランス、増幅器及びバラントランスの製造方法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】
本発明の一形態にかかるバラントランスは、基板の第１の面に形成され、複数の曲部を有する蛇行状を成し、一端に２つの平衡端子を備える第１の伝送線路部と、前記基板の前記第１の面の裏側の第２の面に形成され、複数の曲部を有する蛇行状を成し、一端に不平衡端子を備える第２の伝送線路部と、前記曲部のうち互いに離間した２点を電気的に接続することで変換周波数帯を変更可能である導電性部材と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
本発明の一形態にかかるバラントランスは、基板の第１の面に形成され、一端に平衡端子を備える第１の伝送線路部と、前記基板の前記第１の面の裏側の第２の面に形成され、一端に不平衡端子を備える第２の伝送線路部と、を備え、前記第１及び第２の伝送線路部は、長さが異なる複数のＵ字状の線路部を備えたことを特徴とする請求項１記載のバラントランス。
【０００８】
本発明の一形態にかかる増幅器は、上記バラントランスを２つ備えるとともに、前記２つのバラントランスの前記平衡端子がそれぞれ入力側及び出力側に接続されるトランジスタを備えたことを特徴とする。
【０００９】
本発明の一形態にかかるバラントランスの製造方法は、基板の第１の面に形成され、一端に２つの平衡端子を備える第１の伝送線路部と、前記基板の前記第１の面の裏側の第２の面に形成され、一端に不平衡端子を備える第２の伝送線路部と、を備え、前記第１及び第２の伝送線路部が複数の曲部を有する蛇行状の伝送線路部を有するバラントランスにおいて、前記曲部を挟んで互いに離間する２点を電気的に接続することにより変換周波数帯を調整する周波数調整工程を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、変換周波数帯を容易に調整でき、かつ、大幅な調整に対応可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に本発明の第１実施形態にかかるバラントランス３０及びこれを備えた増幅器１について、図１乃至図１０を参照して説明する。なお、各図において適宜構成を拡大・縮小・省略して概略的に示している。図中矢印ＸＹＺはそれぞれ直交する三方向を示している。
【００１２】
図１は本実施形態にかかる増幅器１の概略構成図であり、図２は増幅器１の電気的機能を表す接続図である。増幅器１は、入力された電気信号に応じて、より大きな電力を持つ出力の電気信号を得る電気回路であり、基板１０と、基板１０上に設けられたトランジスタ２０と、この基板１０上においてトランジスタ２０の入力側と出力側に設けられた２つのバラントランス３０，３０とを備えて構成されている。
【００１３】
基板１０は、セラミックス系や樹脂系材料等から、例えば誘電率２〜１０、厚さ０．１〜１ｍｍ程度に構成されている。
【００１４】
図３及び図４に示すバラントランス３０は、基板１０の表面１０ａ及び裏面１０ｂに夫々第１の伝送線路部３１及び第２の伝送線路部３２を備え、不平衡信号と、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。なお、出力側のバラントランス３０は、入力側のバラントランス３０と同様に構成されているため、説明を省略する。
【００１５】
第１及び第２の伝送線路部３１，３２は、高周波信号伝送用の金属材料の導体層から、印刷法やメッキ方等により、例えば幅Ｗ１が０．１〜１０ｍｍ程度となるように形成されている。
【００１６】
第１の伝送線路部３１は、一端に設けられた平衡端子３３と、他端に設けられた接地端子３４と、これら端子間に配された蛇行状パターン３５と、を備えている。第２の伝送線路部３２は、一端に設けられた不平衡端子３６と、他端に設けられた接地端子３７と、これら端子間に配された蛇行状パターン３８と、を備えている。
【００１７】
図５に示すように、表面１０ａの蛇行状パターン３５は、図中Ｙ方向における中央部分に向かって開口する６つのＵ字状パターン３９〜４１を備えている。Ｕ字状パターン３９〜４１は図中Ｘ方向に３つずつ、Ｙ方向に２列に並列配置され、Ｙ方向において対称に形成されている。Ｕ字状パターン３９〜４１は、それぞれ２本の直線部３９ｂ〜４１ｂと、この２本の直線部３９ｂ〜４１ｂの間に形成された曲線部３９ａ〜４１ａとをそれぞれ備えている。曲線部３９ａ〜４１ａの形状および幅Ｗ２は全て等しい。３つのＵ字状パターン３９〜４１の長さＬ１，Ｌ２，Ｌ３はそれぞれ異なり、Ｌ１，が最も短く、Ｌ３が最も長く構成されている。各Ｕ字状パターン３９〜４１の長さＬ１，Ｌ２，Ｌ３は、後述するように調節した際に、複数の所望の周波数、例えば４５０ＭＨｚ、５８０ＭＨｚ、７３０ＭＨｚを得られる寸法に予め設定されている。Ｘ方向おいて、一端の平衡端子３３側から他端の接地端子３４側に向かって、長いものからＵ字状パターン４１、Ｕ字状パターン４０、Ｕ字状パターン３９の順番で配されている。隣り合うＵ字状パターン３９〜４１の図中Ｙ方向における端部３９ｄ，４０ｄ，４１ｄ（図７〜図９に示す）の間は、連結され、連結部４２の近傍は曲線部と同形状に形成されている。Ｕ字状パターン３９〜４１の中央側の端部３９ｄ、４０ｄ、４１ｄは、Ｙ方向において平衡端子３３または接地端子３４と同位置に揃うように一直線に配列されている。
【００１８】
図６に示すように、基板１０の裏面１０ｂ側の蛇行状パターン３８は、６つのＵ字状パターン３９〜４１を備え、蛇行状パターン３５と略同様の形状に構成され、蛇行状パターン３５と対応するように配置されている。蛇行状パターン３８において、両端の不平衡端子３６及び接地端子３７はいずれも裏面１０ｂにおいて図６中の右側端部に位置している。
【００１９】
複数のＵ字状パターン３９〜４１は、図中右側から左側に向かって、長、中、短の順番で配されている。この蛇行状パターン３８においても、各Ｕ字状パターン３９〜４１の長さは、上記蛇行状パターン３５と同様にそれぞれ後述するように調節した際に上記３種類の周波数を得られるような寸法Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３に設定されている。また裏面１０ｂの第２の伝送線路部３２における不平衡端子３６はスルーホール４６を介して表面１０ａ側において接続され、接地端子３７はスルーホール４６を介して表面１０ａ側に接続され、接地されている。
【００２０】
このように構成された増幅器１において、入力側のバラントランス３０の不平衡端子３６に高周波信号が入力されると、入力側のバラントランス３０の平衡端子３３、３３から、互いに位相が１８０度異なり振幅が等しい２つの平衡信号が出力され、トランジスタ２０に入力される。トランジスタ２０から平衡信号が出力側のバラントランス３０へ入力されると、出力側のバラントランス３０の不平衡端子３６からは高周波信号が出力される。
【００２１】
次に、本実施形態のバラントランス３０の製造方法における周波数調整工程を説明する。まず上記のように構成されたバラントランス３０における調整前の周波数を図１０における（ａ）で示す。このとき、変換周波数帯の中心値は４３０ＭＨｚである。ここで、周波数の中心値を上げる場合には、図７に示すように、Ｕ字状パターン３９のＹ方向における中央側の両端部３９ｄ同士を導電性部材４３で接続する。導電性部材４３は、例えば銅箔等の金属片やワイヤボンディング等であり、離間する２点を電気的に接続する機能を有する。この導電性部材４３は蛇行状パターン３１，３２の太さＷ１と同じ幅を有し、Ｕ字状パターン３９の端部３９ｄ同士の幅Ｗ３と同じ長さを有する長方形状を成している。この導電性部材４３によって、Ｕ字状パターン３９の図７中Ｙ方向の中央側の端部３９ｄ同士が接続されている。また、裏面５０ｂ側の蛇行状パターン３８においても表面５０ａ側と同様にＵ字状パターン３９の端部３９ｄ同士を導電性部材４３で接続する。
【００２２】
Ｕ字状パターン３９の両端部３９ｄの間の直線距離であるＷ３は、Ｕ字状パターン３９全体の長さよりも短い。したがって導電性部材４３により、蛇行状パターン３５の電気的な長さが短くなり、変換される周波数の中心値が大幅に変化する。この場合の周波数は図１０において（ｂ）に示すように変化する。
【００２３】
同様に、図８に示すように中央のＵ字状パターン４０の両端部４０ｄを互いに導電部材４４で接続した場合の周波数は図１０における（ｃ）のように変化する。また、図９に示すように右側のＵ字状パターン４１の両端部４１ｄを互いに導電部材４５で接続した場合の周波数は図１０における（ｄ）のように変化する。なお、ここでは導電性部材４３〜４５の幅はいずれもＷ１と同じとし、導電性部材４３，４５の長さＷ３，Ｗ５はＷ２の１．５倍であり、導電部材４４の長さＷ４はＷ２の２倍とする。図１０の（ｂ）（ｃ）（ｄ）における中心周波数はそれぞれ４５０ＭＨｚ、５８０ＭＨｚ、７３０ＭＨｚとなる。
【００２４】
本実施形態にかかるバラントランス３０は以下に掲げる効果を奏する。すなわち、調整パターンを追加して実質長さを長くするのではなく、曲線部３９ａ〜４１ａを挟んで離間した２点を導電性部材４３等で電気的に接続して実質長さを短くするため、変換周波数帯を数ＭＨｚ〜数百ＭＨｚ程度の広い範囲で調整可能である。また、異なる長さのＵ字状パターン３９〜４１を並列した蛇行状なので、１つのバラントランス３０で複数の理想値を設定することができる。
【００２５】
また、通常伝送線路部の長さを調節する場合には基板の表面１０ａと裏面１０ｂに同様に調整パターンを追加する必要であり、その追加位置や調整パターンの大きさを類推するのは困難であるが、本実施形態のバラントランス３０では、Ｕ字状パターン３９〜４１の端部で調整する構成により、位置設定が容易である。したがって、測定器を用いることなく表裏両面１０ａ，１０ｂにおいて所望の周波数に調整することが可能である。また、増幅器は通常ＦＥＴ等の半導体素子で構成されており、その実装状態や素子パラメータのばらつき、温度変動等に因る周波数特性の変動がしばしば発生するが、特性が直接観測できない場合でも、このバラントランス３０を用いることで、帯域変動を修正するための調整が可能となる。
【００２６】
さらに、伝送線路部全体をＣ字状とした場合や直線状に構成した場合に比べて、基板の範囲に対して長いパターンを形成することが可能となり、小型化も可能となる。
【００２７】
また、上記実施形態では、Ｕ字状パターンの長さの設定を、調整後の蛇行状パターン３５，３８全体の長さを基準に設定したが、変化させる値に基づいて設定することもできる。すなわち、例えば１つのＵ字状パターンの端部を連結すると、ある一定値だけパターンの実質長さが短くなるように設定する。このように構成すれば、設計精度、誘電体基板の誘電率や厚さのバラつき、加工精度の変動等の諸原因により、変換される周波数の中心値が、設計値からずれる場合に実際の周波数と所望の周波数値との差に応じて、必要な箇所を調整パターンで連結することにより、中心周波数の微調整を容易に行うことができる。さらに増幅器用に用いた場合、増幅器の周波数特性の変動の修正が容易となる。
【００２８】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では曲部としてＵ字形状のものを例示したが、この形状に限られず例えばコ字状に屈曲していてもよい。さらに曲部の数も上記実施形態に限らず幾つでも適用可能である。また、第２の伝送線路部３２の不平衡端子３６や接地端子３７をスルーホール４６を介して表面１０ａで接地、接続した場合について説明したが、これに限るものではなく、裏面１０ｂ側で接地、接続してもよい。さらに、導電性部材４３をＵ字状パターン３９〜４１のいずれかに設ける場合について説明したが、これらを組み合わせて複数個所において導電性部材４３を用いて調整を行ってもよい。さらに、一種類の導電性部材４３を全てＵ字状パターン３９〜４１に共通して適用できるようにＵ字状パターン３９〜４１の幅を揃えて設定してもよい。
【００２９】
この他、本発明は、実施段階においてその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の１実施形態にかかる増幅器を示す平面図。
【図２】同増幅器の電気的機能を表す接続図。
【図３】同実施形態にかかるバラントランスの構成を示す斜視図。
【図４】同バラントランスの電気的機能を表す接続図。
【図５】同バラントランスの基板の表面側を示す平面図。
【図６】同バラントランスの基板の裏面側を示す平面図。
【図７】同実施形態にかかる周波数調整工程を示す平面図。
【図８】同実施形態にかかる周波数調整工程を示す平面図。
【図９】同実施形態にかかる周波数調整工程を示す平面図。
【図１０】同実施形態にかかる変換周波数の調整結果を示すグラフ。
【図１１】バラントランスの一例を示す斜視図。
【図１２】同バラントランスの基板の表面側を示す平面図。
【図１３】同バラントランスの基板の裏面側を示す平面図。
【図１４】同バラントランスの変換周波数の調整方法の一例を示す平面図。
【図１５】同バラントランスの変換周波数の調整結果を示すグラフ。
【符号の説明】
【００３１】
１…増幅器、１０…基板、１０ａ…表面（第１の面）、１０ｂ…裏面（第２の面）、２０…トランジスタ、３０…バラントランス、３１…第１の伝送線路部、３２…第２の伝送線路部、３３…平衡端子、３４…接地端子、３５．３８…蛇行状パターン、
３６…不平衡端子、３７…接地端子、３８…蛇行状パターン、
３９、４０，４１…Ｕ字状パターン、３９ｂ〜４１ｂ…直線部、
３９ａ〜４１ａ…曲線部、４２…連結パターン、４３、４４，４５…導電部材、４４…スルーホール。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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