(57)【要約】【課題】広い周波数帯域で高性能を維持しつつ、伝送線路部を短くして小型化することが可能なバラントランスを提供する。【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、一端側に２つの平衡端子３５を有する第１の伝送線路部３１、３２と、前記基板の前記第１の面１０ａの裏側の第２の面１０ｂに形成され、一端側に不平衡端子３３ｄを有する第２の伝送線路部３３と、前記第１及び第２の伝送線路部３１、３２、３３の他端側にその一端が接続され、他端が接地された蓄電素子としてのコンデンサ３６と、を備えていることを特徴とする。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性を有する板状の基板の第１の面に形成され、一端側に平衡線路部に接続された平衡端子を有する２つの第１の伝送線路部と、
前記基板の前記第１の面の裏側に位置する前記第１の面と平行な第２の面に形成され、一端側に不平衡線路部に接続された不平衡端子を有する第２の伝送線路部と、
前記２つの第１の伝送路部の他端側及び第２の伝送線路部の他端側のそれぞれに各々の一端が接続され、各々の他端が接地された蓄電素子と、
を備えていることを特徴とするバラントランス。
【請求項２】
前記複数の前記蓄電素子はいずれも前記第１の面側に配設され、
前記不平衡端子は、前記基板の表裏にわたるスルーホールを介して前記第１の面側において前記不平衡線路に接続され、
前記第２の伝送線路部の他端側は前記基板の表裏にわたるスルーホールを介して前記第１の面側において前記蓄電素子に接続され、
複数の前記蓄電素子の他端は、前記基板の表裏にわたるスルーホールを介して前記基板の前記第２の面側で接地され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または請求項２に記載の第１のバラントランスと、
前記第１のバラントランスの平衡端子と電気的に接続される第１の端子部を備えるトランジスタと、
前記トランジスタが有する第２の端子部と電気的に接続される平衡端子を有する前記請求項１又は２に記載の第２のバラントランスとを具備することを特徴とする増幅器。
【請求項４】
前記基板は前記バラントランス及び前記トランジスタを備える増幅器の増幅器基板に形成された孔部に配され、前記平衡線路部及び前記不平衡線路部は前記増幅器基板上に形成され、
前記２つの第１の伝送線路部はそれぞれ前記基板の一端側から前記基板の他端側に向かって延び、前記第２の伝送線路部は前記基板の他端側から前記基板の一端側を通って前記基板の他端側に戻るように配され、前記２つの第１の伝送線路部からなる表側パターンと、前記第２の伝送線路部からなる裏側パターンとが、互いに対応して配されたことを特徴とする請求項３記載の増幅器。
【請求項５】
前記第２の伝送線路部は、前記基板の一方の主面に形成され、所定の仮想直線において線対称であり一部が切り欠かれた環状の不平衡配線を備え、
前記第１の伝送線路部は、前記基板の他方の主面に形成され、前記不平衡配線の両端部及び前記仮想直線以外と基板を介して対向して配置され、互いに反転形状を成す一対の平衡配線を備えることを特徴とする請求項３記載の増幅器。
【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及びこのバラントランスを備えた増幅器に関する。
【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１０及び図１１に示すように、基板５０の表裏両面に伝送線路部５１，５２，５３を形成する技術が知られている。表面５０ａには２つのＵ字形状の伝送線路部５１，５２が形成されている。また、裏面５０ｂには、リング形状の伝送線路部５３が形成されている。表面５０ａの２つの伝送線路部５１，５２と裏面５０ｂの１つの伝送線路部５３とは、互いに対応する位置に形成されている。伝送線路部５１，５２の一端は平衡端子５４、他端は接地端子５５であり、伝送線路部５３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と伝送線路部５３とは、端部においてスルーホール等を介して接続されている。このような構成のバラントランスにおいて変換可能な周波数帯域は伝送線路部の長さに依存する。また、一般にバラントランスでは小型化が望まれているが、小型化する方法として、伝送線路部５１，５２，５３を短く形成する方法が知られている。
【特許文献１】特開２００４―１２０２９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記の技術では、次のような問題があった。すなわち、上記のバラントランスにおいて小型化するために伝送線路部を短くすると、低い周波数での性能が低下する。したがって、広い周波数帯域で所望の性能を確保することは困難である。
【０００４】
そこで、本発明は、広い周波数帯域で高性能を維持しつつ、伝送線路部を短くして小型化することが可能なバラントランス、及び増幅器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】
【０００５】
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、一端側に２つの平衡端子を有する第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、一端側に不平衡端子を有する第２の伝送線路部と、前記第１及び第２の伝送線路部の他端側にその一端が接続され、他端が接地された蓄電素子と、を備えていることを特徴とする。
【０００６】
本発明の一形態にかかる増幅器は上記の第１のバラントランスと、前記第１のバラントランスの平衡端子と電気的に接続される第１の端子部を備えるトランジスタと、前記トランジスタが有する第２の端子部と電気的に接続される平衡端子を有する上記第２のバラントランスとを具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、広い周波数帯域で高性能を維持しつつ、バラントランスの伝送線路部を短くして小型化することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下に本発明の第１実施形態にかかるバラントランス及びこれを備えた増幅器について、図１乃至図６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３方向を示している。矢印Ｘは横方向、矢印Ｙは縦方向、矢印Ｚは上下方向をそれぞれ示す。
【０００９】
図１及び図２は、本実施形態にかかる増幅器１の概略構成図及び回路図である。増幅器１は、入力された電気信号に応じて、より大きな電力の電気信号を出力する電気回路であり、増幅器基板２と、増幅器基板２に設けられたトランジスタ２０と、トランジスタ２０の入力側と出力側にそれぞれ設けられた２つのバラントランス３０（第１バラントランス、第２のバラントランス）とを備えて構成されている。増幅器１は、第１のバラントランスとしてのバラントランス３０と、第１のバラントランス３０の平衡端子３５と電気的に接続される第１の端子部を備えるトランジスタ２０と、トランジスタ２０が有する第２の端子部と電気的に接続される平衡端子３５を有する第２のバラントランスとしてのバラントランス３０とを具備する。なお、２つのバラントランス３０は同様に構成されている。
【００１０】
図３及び図４に示すバラントランス３０は、バラン回路３４を用いた信号変換素子であり、増幅器基板２に形成された矩形の凹部に配される矩形の基板１０と、この基板１０の表面１０ａ（第１の面）に形成された２つの第１の伝送線路部３１，３２と、基板１０の裏面１０ｂ（第２の面）に形成された第２の伝送線路部３３とを備えている。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。第１及び第２の伝送線路部３１，３２，３３は、高周波信号伝送用の金属材料の導体層から、印刷法やメッキ法等により形成されている。
【００１１】
図３及び図５に示すように、第１の伝送線路部３１，３２の一端は平衡端子３５を備え、他端はコンデンサ３６（蓄電素子）を介して接地されている。平衡端子３５は、表面１０ａ上において、基板１０の横方向（図中矢印Ｘ方向）の一端側の周縁であって、縦方向（図中矢印Ｙ方向）の中央部分に配置されている。この平衡端子３５は、増幅器基板２の表面上に形成された平衡パターン（平衡線路部）３に接続されている。
【００１２】
第１の伝送線路部３１，３２は、基板１０の一端側の縦方向中央の平衡端子３５からそれぞれ縦方向における基板の外側かつ他端側に斜めに延びる斜線路部３１ａ，３２ａと、斜線路部３１ａ，３２ａの先端から横方向に沿ってさらに基板１０の他端側に延びる延出線路部３１ｂ，３２ｂと、を有している。２つの第１の伝送線路部３１，３２は、相まってＣ字形状を成し、横寸法Ｗ１は１９ｍｍ、縦寸法Ｈ１は２８ｍｍ、長さＬ１は２３ｍｍ程度に構成されている。
【００１３】
延出線路部３１ｂ，３２ｂの先端に設けられた端子部３１ｃ、３２ｃに、その一端側が接続されるように、基板１０の表面１０ａ上にコンデンサ３６が配設されている。さらにコンデンサ３６の他端側に接続される接地端子３７が基板の表面１０ａに形成されている。接地端子３７は、基板１０の他端側の周縁に配置され、基板１０を貫いて基板１０の表裏にわたるスルーホール３９を介して、基板１０の裏面１０ｂ側、すなわち下方側で接地されている。
【００１４】
図３及び図６に示す第２の伝送線路部３３の一端は不平衡端子３３ｃを備え、他端はコンデンサ３６を介して接地されている。第２の伝送線路部３３は２つの第１の伝送線路部３１，３２と略同形状のＣ字形状に構成され、斜めに延びる斜線路部３３ａと横方向に延びる延出線路部３３ｂとを夫々２つずつ一体に備えている。延出線路部３３ｂの先端部はさらに縦方向における中央側に延び、裏端子部３３ｃ、３３ｃを構成している。第２の伝送線路部３３は第１の伝送線路部３１，３２と同様に、横寸法Ｗ２が１９ｍｍ、縦寸法Ｈ２が２８ｍｍ、長さＬ２は２３ｍｍ程度に構成されている。第１の伝送線路部３１，３２からなる表側パターン４１と、第２の伝送線路部３３からなる裏側パターン４２とは互いに対応するように同位置に配されている。
【００１５】
一方の延出線路部３３ｂの先端に設けられた裏不平衡端子３３ｃは、基板１０の表裏にわたるスルーホール３９、及び基板１０の表面１０ａ側の表不平衡端子３３ｄを介して、表面１０ａ側において、増幅器基板２上に形成された不平衡パターン（不平衡線路部）４に接続されている。
【００１６】
他方の延出線路部３３ｂの先端の裏端子部３３ｅは、基板１０の表裏にわたるスルーホール３９を介して、表面１０ａに形成された表端子部３３ｆに接続されている。この表端子部３３ｆにその一端側が接続されるように、基板１０の表面１０ａ上にコンデンサ３６が配設されている。コンデンサ３６の他端側に接続される接地端子４０は基板の表面１０ａにおける横方向の他端側の周縁に配置されている。接地端子４０は、基板１０の表裏にわたるスルーホール３９を介して基板１０の裏面１０ｂ側すなわち下方で接地されている。なお接地端子３７、４０は、接地面に例えば２０ｐＦで接地されている。
【００１７】
表不平衡端子３３ｄ及び表端子部３３ｆは平面視において端子部３１ｃ、３２ｃの間に位置し、各端子３１ｃ、３３ｆ、３７、３２ｃは縦方向に並列している。すなわち、第２の伝送線路部３３は、基板の一方の主面である裏面１０ｂに形成され、図６中の仮想直線Ａにおいて線対称であり一部が切り欠かれた環状の不平衡配線を備え、第１の伝送線路部３１，３２は、基板１０の他方の主面である表面１０ａに形成され、不平衡配線の両端部及び仮想直線Ａ以外と、基板１０を介して対向して配置され、互いに反転形状を成す一対の平衡配線を備えている。
【００１８】
上記のように構成された増幅器１では、入力側のバラントランス３０の表不平衡端子３３ｄに高周波信号が入力されると、バラントランス３０の２つの平衡端子３５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に設けられたバラントランス３０の平衡端子３５，３５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３３ｃからは高周波信号が出力される。
【００１９】
増幅器１では、コンデンサ３６を電気的に接続しているため、低い周波数でのインピーダンスが高くなり、バラントランス３０の低い周波数の特性が向上する。その結果、伝送線路部を短くして広い周波数帯で所望の性能を確保できる。２つのバラントランス３０を図７に示すように接続して測定した通過損失及び反射電力の変化を、図８に示す。また、図１０及び図１１に示されるような接地端子にコンデンサを用いないバラントランスの通過損失及び反射電力の変化を、図９に示す。このバラントランスのパターンの横寸法Ｗ３は２４ｍｍ、縦寸法Ｈ３は２８ｍｍ、長さＬ３は３３ｍｍ程度に構成されている。これらのグラフ図８及び図９に示されるように、接地端子にコンデンサを用いない構成のバラントランスでは３９０ＭＨｚの帯域で最大３ｄＢの損失であるのに対して、本実施形態のバラントランス３０では、３９０ＭＨｚの帯域で最大１．１ｄＢの損失であることがわかる。すなわち、本実施形態にかかるバラントランス３０では、コンデンサを用いないものと比べて通過損失が１．９ｄＢ減少する。また、バラントランス３０では、中心周波数６６５の波長２６０ｍｍに対して伝送線路部の長さＬ１，Ｌ２は２３ｍｍであり、波長に対する伝送線路部の長さは１／１０以下となる。このバラントランス３０において、コンデンサ３６を交換して電気容量を変え、あるいはコンデンサ３６の配置を変更することにより、変換周波数を調節することが可能である。
【００２０】
本実施形態にかかる増幅器１及びバラントランス３０は以下に掲げる効果を奏する。すなわち、接地部分にコンデンサ３６を接続したため、低い周波数の特性が向上する。このため、中心周波数の波長に対して伝送線路部３１，３２の長さＬ１，Ｌ２が１／１０以下であっても所望の特性を維持することが可能である。したがって、平衡側回路の伝送線路部と不平衡側回路の伝送線路部を短くしてバラントランスを小型にしつつ、変換可能な帯域を広く確保することができる。また、このバラントランス３０を地上デジタル放送用送信機に適用することにより、送信増幅器の数量を減らすことができ、小型化、低価格化が可能となる。
【００２１】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階では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】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態にかかる増幅器を示す平面図。
【図２】同増幅器の回路図。
【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回路図。
【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】同バラントランスの変換周波数測定の際における電気的機能を概略的に示す接続図。
【図８】同バラントランスの変換周波数の変化を示すグラフ。
【図９】バラントランスの一例における変換周波数の変換を示すグラフ。
【図１０】バラントランスの一例を示す斜視図。
【図１１】バラントランスの一例を示す回路図。
【符号の説明】
【００２３】
１０…基板、１０ａ…表面、１０ｂ…裏面、２０…トランジスタ、
３０…バラントランス、３１．３２…第１の伝送線路部、３３…第２の伝送線路部、
３５…平衡端子、３６…コンデンサ（蓄電素子）、３７、４０…接地端子、
３３ｃ…裏不平衡端子（不平衡端子）、３３ｄ…表不平衡端子（不平衡端子）、３９…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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