(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端が不平衡端子に接続された第１伝送線路と、前記第１伝送線路と結合し前記不平衡端子と反対側の一端が第１平衡端子に接続され他端が基準電位端子に接続された第２伝送線路と、を有する第１結合線路と、
一端が前記第１伝送線路の他端に接続された第３伝送線路と、前記第３伝送線路と結合し前記第１結合線路側の一端が前記第１平衡端子と逆相の第２平衡端子に接続され他端が基準電位端子に接続された第４伝送線路と、を有する第２結合線路と、
一端が前記第３伝送線路の他端に接続され、他端が開放された開放端子に接続された付加線路と、
を具備し、
前記第１結合線路および前記第２結合線路の長さは高周波信号の波長の１／１６以上かつ３／１６以下であるマーチャントバラン。
【請求項２】
一端が不平衡端子に接続された第１伝送線路と、前記第１伝送線路と結合し前記不平衡端子と反対側の一端が第１平衡端子に接続され他端が基準電位端子に接続された第２伝送線路と、を有する第１結合線路と、
一端が前記第１伝送線路の他端に接続された第３伝送線路と、前記第３伝送線路と結合し前記第１結合線路側の一端が前記第１平衡端子と逆相の第２平衡端子に接続され他端が基準電位端子に接続された第４伝送線路と、を有する第２結合線路と、
一端が前記第３伝送線路の他端に接続され、他端が基準電位端子に接続されたキャパシタと、
を具備し、
前記第１結合線路および前記第２結合線路の長さは高周波信号の波長の１／１６以上かつ３／１６以下であるマーチャントバラン。
【請求項３】
前記付加線路は、前記波長の１／３２以上かつ３／３２以下である請求項１に記載のマーチャントバラン。
【請求項４】
前記キャパシタのインピーダンスは−ｊ×１２０Ω〜−ｊ×１４０Ωである請求項２に記載のマーチャントバラン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マーチャントバランに関する。
【背景技術】
【０００２】
マーチャントバランは、１／４波長の伝送線路を用いたバランである。特許文献１および２には、バランス・アンバランス変換部としてマーチャントバランを用いることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−１３１５６号公報
【特許文献２】特開２０１４−２０４３８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
マーチャントバランは、広帯域に対応することが可能である。しかしながら、１／４波長伝送線路を４本用いるため、小型化が難しい。また、小型化すると特性が劣化する。
【０００５】
本発明は、上記課題になされたものであり、小型化可能でありかつ特性の劣化を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一実施形態は、一端が不平衡端子に接続された第１伝送線路と、前記第１伝送線路と結合し前記不平衡端子と反対側の一端が第１平衡端子に接続され他端が基準電位端子に接続された第２伝送線路と、を有する第１結合線路と、一端が前記第１伝送線路の他端に接続された第３伝送線路と、前記第３伝送線路と結合し前記第１結合線路側の一端が前記第１平衡端子と逆相の第２平衡端子に接続され他端が基準電位端子に接続された第４伝送線路と、を有する第２結合線路と、一端が前記第３伝送線路の他端に接続され、他端が開放された開放端子に接続された付加線路と、を具備し、前記第１結合線路および前記第２結合線路の長さは高周波信号の波長の１／１６以上かつ３／１６以下であるマーチャントバランである。
【０００７】
本願発明の一実施形態は、一端が不平衡端子に接続された第１伝送線路と、前記第１伝送線路と結合し前記不平衡端子と反対側の一端が第１平衡端子に接続され他端が基準電位端子に接続された第２伝送線路と、を有する第１結合線路と、一端が前記第１伝送線路の他端に接続された第３伝送線路と、前記第３伝送線路と結合し前記第１結合線路側の一端が前記第１平衡端子と逆相の第２平衡端子に接続され他端が基準電位端子に接続された第４伝送線路と、を有する第２結合線路と、一端が前記第３伝送線路の他端に接続され、他端が基準電位端子に接続されたキャパシタと、を具備し、前記第１結合線路および前記第２結合線路の長さは高周波信号の波長の１／１６以上かつ３／１６以下であるマーチャントバランである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、小型化可能でありかつ特性の劣化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、比較例１に係るマーチャントバランの模式図である。
【図２】図２は、比較例および実施例におけるマーチャントバランの結合線路の断面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、比較例１における通過特性を示す図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、比較例１における反射特性を示す図である。
【図４】図４は、実施例１に係るマーチャントバランの模式図である。
【図５Ａ】図５Ａは、実施例１における通過特性のシミュレーション結果を示す図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、実施例１における反射特性のシミュレーション結果を示す図である。
【図６】図６は、実施例１に係るマーチャントバランの平面図である。
【図７Ａ】図７Ａは、実施例１における通過特性の測定結果を示す図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、実施例１における反射特性の測定結果を示す図である。
【図８Ａ】図８Ａは、比較例１に係るマーチャントバランの模式図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、図８Ａの伝送線路１２および２２内の位置に対する電圧を示す図である。
【図９Ａ】図９Ａは、比較例１に係るマーチャントバランの模式図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、図９Ａの伝送線路１２および２２内の位置に対する電圧を示す図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、実施例１に係るマーチャントバランの模式図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、図１０Ａの伝送線路１２および２２内の位置に対する電圧を示す図である。
【図１１】図１１は、比較例２に係るマーチャントバランの模式図である。
【図１２Ａ】図１２Ａは、比較例２における通過特性を示す図である。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、比較例２における反射特性を示す図である。
【図１３】図１３は、実施例２に係るマーチャントバランの模式図である。
【図１４】図１４（ａ）および図１４（ｂ）は、シミュレーションした回路の回路図である。
【図１５Ａ】図１５Ａは、オープンスタブおよびキャパシタの反射特性を示す図である。
【図１５Ｂ】図１５Ｂは、オープンスタブおよびキャパシタの反射特性を示す図である。
【図１６Ａ】図１６Ａは、比較例１における通過特性を示す図である。
【図１６Ｂ】図１６Ｂは、比較例１における位相差を示す図である。
【図１６Ｃ】図１６Ｃは、比較例１における反射特性を示す図である。
【図１７Ａ】図１７Ａは、実施例１における通過特性を示す図である。
【図１７Ｂ】図１７Ｂは、実施例１における位相差を示す図である。
【図１７Ｃ】図１７Ｃは、実施例１における反射特性を示す図である。
【図１８Ａ】図１８Ａは、実施例２における通過特性を示す図である。
【図１８Ｂ】図１８Ｂは、実施例２における位相差を示す図である。
【図１８Ｃ】図１８Ｃは、実施例２における反射特性を示す図である。
【図１９Ａ】図１９Ａは、比較例１に係るマーチャントバランのレイアウト例を示す図である。
【図１９Ｂ】図１９Ｂは、実施例１に係るマーチャントバランのレイアウト例を示す図である。
【図１９Ｃ】図１９Ｃは、実施例２に係るマーチャントバランのレイアウト例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［本願発明の実施形態の説明］
最初に本願発明の実施形態の内容を列記して説明する。
本願発明の一実施形態は、一端が不平衡端子に接続された第１伝送線路と、前記第１伝送線路と結合し前記不平衡端子と反対側の一端が第１平衡端子に接続され他端が基準電位端子に接続された第２伝送線路と、を有する第１結合線路と、一端が前記第１伝送線路の他端に接続された第３伝送線路と、前記第３伝送線路と結合し前記第１結合線路側の一端が前記第１平衡端子と逆相の第２平衡端子に接続され他端が基準電位端子に接続された第４伝送線路と、を有する第２結合線路と、一端が前記第３伝送線路の他端に接続され、他端が開放された開放端子に接続された付加線路と、を具備し、前記第１結合線路および前記第２結合線路の長さは高周波信号の波長の１／１６以上かつ３／１６以下であるマーチャントバランである。
【００１１】
第１結合線路および第２結合線路の長さを高周波信号の波長の１／１６以上かつ３／１６以下とすることにより、小型化が可能となる。また、付加線路を設けることにより、第１結合線路および第２結合線路の長さを高周波信号の波長の１／１６以上かつ３／１６以下とすることによる特性の劣化を抑制できる。
【００１２】
本願発明の一実施形態は、一端が不平衡端子に接続された第１伝送線路と、前記第１伝送線路と結合し前記不平衡端子と反対側の一端が第１平衡端子に接続され他端が基準電位端子に接続された第２伝送線路と、を有する第１結合線路と、一端が前記第１伝送線路の他端に接続された第３伝送線路と、前記第３伝送線路と結合し前記第１結合線路側の一端が前記第１平衡端子と逆相の第２平衡端子に接続され他端が基準電位端子に接続された第４伝送線路と、を有する第２結合線路と、一端が前記第３伝送線路の他端に接続され、他端が基準電位端子に接続されたキャパシタと、を具備し、前記第１結合線路および前記第２結合線路の長さは高周波信号の波長の１／１６以上かつ３／１６以下であるマーチャントバランである。
【００１３】
第１結合線路および第２結合線路の長さを高周波信号の波長の１／１６以上かつ３／１６以下とすることにより、小型化が可能となる。また、キャパシタを設けることにより、第１結合線路および第２結合線路の長さを高周波信号の波長の１／１６以上かつ３／１６以下とすることによる特性の劣化を抑制できる。
【００１４】
前記付加線路は、前記波長の１／３２以上かつ３／３２以下であることが好ましい。これにより、特性の劣化を抑制できる。
【００１５】
前記キャパシタのインピーダンスは−ｊ×１２０Ω〜−ｊ×１４０Ωであることが好ましい。これにより、特性の劣化を抑制できる。
【００１６】
［比較例１］
まず、比較例１について説明する。図１は、比較例１に係るマーチャントバランの模式図である。図１に示すように、マーチャントバラン１１０は、結合線路１０および２０を有する。結合線路１０は、互いに平行に延伸し容量結合された伝送線路１２および１４を有する。結合線路２０は、互いに平行に延伸し容量結合された伝送線路２２および２４を有する。
【００１７】
伝送線路１２の一端は不平衡端子である端子Ｔ１に接続されている。伝送線路１２の他端は中間ノードＮ１に接続されている。伝送線路１４の一端はグランド電位の供給されたグランド端子（基準電位端子）に接続されている。伝送線路１４の他端は端子Ｔ２に接続されている。伝送線路２２の一端は開放された開放端子Ｔ４に接続されている。伝送線路２２の他端は中間ノードＮ１に接続されている。伝送線路２４の一端はグランド端子に接続されている。伝送線路２４の他端は端子Ｔ３に接続されている。端子Ｔ２およびＴ３は平衡端子であり、互いに逆相の高周波信号が入力または出力する。
【００１８】
結合線路１０の長さＬ１（すなわち伝送線路１２および１４の長さ）および結合線路２０の長さＬ２（すなわち伝送線路２２および２４の長さ）は、使用する高周波信号の波長の１／４とする。マーチャントバランの動作を説明するため、端子Ｔ１から高周波信号である信号Ｓ１が入力し、端子Ｔ２およびＴ３から互いに逆相の信号Ｓ２およびＳ３が出力される場合について説明する。なお、伝送線路１２と伝送線路１４との間を接続する線路が設けられるが、結合線路１０および２０の長さに比べ十分に短ければ無視できる。
【００１９】
伝送線路１２と１４は容量結合しており、長さＬ１が１／４波長である。このため、端子Ｔ２から出力される信号Ｓ２は信号Ｓ１に対し位相が９０°回転する。一方伝送線路１２を通過しノードＮ１から伝送線路２２に至る信号の端子Ｔ４での位相は信号Ｓ１に対し１８０°回転している。端子Ｔ４で反射した信号は端子Ｔ３から出力される。伝送線路２２と２４は容量結合しており、長さＬ２が１／４波長である。このため、信号Ｓ３の位相は信号Ｓ１に対し２７０°回転する。このように、信号Ｓ２とＳ３の位相は互いに逆相となる。互いに逆相の平衡信号が端子Ｔ２およびＴ３に入力され、端子Ｔ１から不平衡信号が出力される場合の動作は、上記の逆であり説明を省略する。
【００２０】
比較例１において、端子Ｔ１から端子Ｔ２への通過特性Ｓ２１、端子Ｔ１から端子Ｔ２への通過特性Ｓ３１および端子Ｔ１の反射特性Ｓ１１をシミュレーションした。図２は、比較例および実施例におけるマーチャントバランの結合線路の断面図である。図２は、結合線路１０および２０の幅方向に切断した断面図である。図２に示すように、ＧａＡｓ基板４０上に絶縁層４８ａから４８ｃを含む絶縁層４８が設けられている。絶縁層４８ａは基板４０上に設けられている。絶縁層４８ａ上に金属層４２が設けられている。金属層４２上に絶縁層４８ｂが設けられている。絶縁層４８ｂ上に金属層４４が設けられている。金属層４４上に絶縁層４８ｃが設けられている。絶縁層４８ｃ上に金属層４６が設けられている。金属層４６は基準電位層であり、グランド電位が供給される。金属層４６は、金属層４２および４４の直上に開口を有する。
【００２１】
伝送線路１２および伝送線路２２の信号線路は金属層４４により形成される。伝送線路１４および伝送線路２４の信号線路は金属層４２により形成される。伝送線路１２および伝送線路２２は金属層４４および４６により形成される。伝送線路１４および伝送線路２４は金属層４２および４６により形成される。伝送線路１２、１４、２２および２４の特性インピーダンスはほぼ同じであり、５０Ωである。
【００２２】
シミュレーションの条件は以下である。
周波数：８０ＧＨｚ
金属層４２の幅Ｗ１：１２μｍ
金属層４４の幅Ｗ２：９μｍ
金属層４６の間隔Ｗ３：２４μｍ
金属層４２の厚さｔ１：１μｍ
金属層４４の厚さｔ２：１μｍ
金属層４６の厚さｔ３：２μｍ
金属層４２と４４の間隔Ｈ１：２μｍ
金属層４４と４６の間隔Ｈ２：４μｍ
絶縁層４８の比誘電率：３
結合線路の長さＬ１、Ｌ２：４００μｍ、８０ＧＨｚの１／４波長に相当する長さ
【００２３】
図３Ａおよび図３Ｂは、比較例１における通過特性および反射特性を示す図である。図３Ａに示すように、通過特性Ｓ２１およびＳ３１は、３５ＧＨｚ程度以上で−５ｄＢ程度と良好である。このようにマーチャントバランは広帯域に使用可能であるため、使用周波数が８０ＧＨｚのマーチャントバランを約４０ＧＨｚ用のバランとして使用できる。
【００２４】
マーチャントバランは、４本の１／４波長伝送線路を用いるため大型化する。特に周波数が低いと波長が長くなるため大型化する。８０ＧＨｚ用のマーチャントバランを４０ＧＨｚ用に用いれば、伝送線路の長さは１／８波長でよいことになり、小型化が可能となる。
【００２５】
図３Ｂに示すように、周波数が低くなると反射特性Ｓ１１は悪化する。例えば３５ＧＨｚでは、Ｓ１１が−７ｄＢであり、４０ＧＨｚ用のバランとしての使用は難しい。
【実施例１】
【００２６】
図４は、実施例１に係るマーチャントバランの模式図である。図４に示すように、マーチャントバラン１００は、伝送線路２２の一端が接続されたノードＮ２と端子Ｔ４との間に長さＬ３の付加線路３０が接続されている。長さＬ１およびＬ２は使用する高周波信号の波長の１／８に相当する。その他の構成は比較例１と同じであり、説明を省略する。
【００２７】
実施例１において、端子Ｔ１から端子Ｔ２およびＴ３への通過特性Ｓ２１およびＳ３１、並びに端子Ｔ１の反射特性Ｓ１１をシミュレーションした。シミュレーションの条件は以下である。
周波数：４０ＧＨｚ
付加線路３０の長さＬ３：４００μｍ、４０ＧＨｚの１／１６波長に相当する長さ
付加線路３０の信号線路の幅：１０μｍ
付加線路３０には金属層４６の開口は設けられていない。付加線路３０の特性インピーダンスは、伝送線路１２、１４、２２および２４とほぼ同じであり、５０Ωである。その他の条件は比較例１と同じであり、説明を省略する。
【００２８】
図５Ａおよび図５Ｂは、実施例１における通過特性および反射特性のシミュレーション結果を示す図である。図５Ａに示すように、３５ＧＨｚから４５ＧＨｚの間において通過特性Ｓ２１およびＳ３１は−４ｄＢ程度と良好である。図５Ｂに示すように、３５ＧＨｚから４５ＧＨｚの間において反射特性Ｓ１１は−１５ｄＢ程度以下と良好である。
【００２９】
次に、実施例１に係るマーチャントバランを作製した。図６は、実施例１に係るマーチャントバランの平面図である。図６では、金属層４６、結合線路１０、２０および付加線路３０を図示し、その他の図示を省略している。図６に示すように、結合線路１０および２０はΩ形に形成した。付加線路３０は図２における金属層４６に覆われたマイクロストリップラインとした。図２において、絶縁層４８は、比誘電率が３のポリイミド層を用い、金属層４２、４４および４６は金層とした。結合線路１０と２０との間の伝送線路の距離は、約１０μｍであり、結合線路１０および２０の長さＬ１およびＬ２に比べ十分に小さい。このため、結合線路１０と２０との間の伝送線路の影響はほぼ無視できる。
【００３０】
図７Ａおよび図７Ｂは、実施例１における通過特性および反射特性の測定結果を示す図である。図７Ａに示すように、３５ＧＨｚから４５ＧＨｚの間において通過特性Ｓ２１およびＳ３１は−４ｄＢから−５ｄＢ程度と良好である。図７Ｂに示すように、３５ＧＨｚから４５ＧＨｚの間において反射特性Ｓ１１は−１５程度以下と良好である。このように、実施例１では、１／８波長伝送線路を用いるため小型化が可能となる。また、付加線路３０を設けたため、反射特性Ｓ１１が良好となる。
【００３１】
実施例１において、反射特性が改善される理由を説明する。図８Ａは、比較例１に係るマーチャントバランの模式図、図８Ｂは、図８Ａの結合線路内の位置に対する電圧を示す図である。図８Ａに示すように、結合線路１０および２０の長さＬ１およびＬ２は１／４波長（λ／４）である。端子Ｔ１から信号Ｓ１が入力し、端子Ｔ２およびＴ３から互いに逆相の信号Ｓ２およびＳ３が出力される場合、図８Ｂのように、端子Ｔ１と端子Ｔ４の電圧は逆相となり、ノードＮ１で電圧の節（電圧が０）となる。このように、結合線路１０と２０とでノードＮ１を中心に電圧が反転対称となる。これにより、端子Ｔ１に入力した信号Ｓ１は結合線路１０と２０内で逆相となるように滑らかに伝搬し、端子Ｔ２およびＴ３から互いに逆相の信号Ｓ２およびＳ３が出力される。
【００３２】
図９Ａは、比較例１に係るマーチャントバランの模式図、図９Ｂは、図９Ａの結合線路内の位置に対する電圧を示す図である。図９Ａに示すように、結合線路１０および２０の長さＬ１およびＬ２は１／８波長である。図８Ｂと同様に端子Ｔ１とＴ４の電圧は逆相になろうとする。しかし、端子Ｔ１からＴ４の長さは１／４波長であるため、端子Ｔ４で反射された信号電圧はノードＮ１で０とならない。このため、図９Ｂのように電圧の節がノードＮ１から端子Ｔ１側となる。このように、結合線路１０および２０内の電圧がアンバランスとなる。このため、端子Ｔ１から入力した信号Ｓ１は結合線路１０および２０内を滑らかに伝搬できなくなる。よって、比較例１のマーチャントバランにおいて結合線路１０および２０の長さＬ１およびＬ２を１／８波長とすると端子Ｔ１の反射特性が劣化すると考えられる。
【００３３】
図１０Ａは、実施例１に係るマーチャントバランの模式図、図１０Ｂは、図１０Ａの結合線路内の位置に対する電圧を示す図である。図１０Ａに示すように、ノードＮ２と端子Ｔ４との間に長さＬ３が１／１６波長の付加線路３０を付加する。図８Ａと同様に端子Ｔ１とノードＮ２は逆相になろうとする。さらに、ノードＮ２から端子Ｔ４で反射し中間ノードＮ１に至る長さは（１／１６＋１／１６＋１／８）波長であり１／４波長である。これにより、端子Ｔ４で反射した信号の電圧もノードＮ１で０となる。これにより、電圧の節はノードＮ１となる。端子Ｔ１から入力した信号Ｓ１は結合線路１０および２０内を滑らかに伝搬し、端子Ｔ２およびＴ３から互いに逆相の信号Ｓ２およびＳ３が出力される。以上により、実施例１では、端子Ｔ１から入力する信号Ｓ１の反射特性が改善すると考えられる。
【００３４】
図１１は、比較例２に係るマーチャントバランの模式図である。図１１に示すように、マーチャントバラン１１２では、伝送線路１２の一端に接続されるノードＮ３と端子Ｔ１との間に長さＬ４が１／８波長の付加線路３４が設けられている。さらに、端子Ｔ１に長さが１／１６波長のオープンスタブ３６が付加されている。比較例２において通過特性と反射特性をシミュレーションした。シミュレーション条件は実施例１と同じである。
【００３５】
図１２Ａおよび図１２Ｂは、比較例２における通過特性および反射特性を示す図である。図１２Ａに示すように、３５ＧＨｚから４５ＧＨｚの間において通過特性Ｓ２１およびＳ３１は−５ｄＢ程度と良好である。図１２Ｂに示すように、３５ＧＨｚから４５ＧＨｚの間において反射特性Ｓ１１は−１５ｄＢ程度以下と良好である。
【００３６】
比較例２においても、実施例１と同程度の効果がある。しかしながら、比較例２では、付加線路３０の長さが１／８波長となる。またオープンスタブ３６が設けられている。よって、実施例１より面積が増加してしまう。
【００３７】
実施例１によれば、図４のように、結合線路１０（第１結合線路）において、伝送線路１２（第１伝送線路）の一端および他端はそれぞれ不平衡端子Ｔ１および中間ノードＮ１に接続されている。伝送線路１４（第２伝送線路）の一端および他端はそれぞれ平衡端子Ｔ２（第１平衡端子）およびグランド端子（基準電位端子）に接続されている。結合線路２０（第２結合線路）において、伝送線路２２（第３伝送線路）の一端および他端はそれぞれノードＮ２および中間ノードＮ１に接続され、伝送線路２４（第４伝送線路）の一端および他端はそれぞれ平衡端子Ｔ３（第２平衡端子）およびグランド端子に接続されている。付加線路３０の一端および他端は、それぞれノードＮ２および開放された開放端子Ｔ４に接続されている。結合線路１０および２０の長さＬ１およびＬ２を端子Ｔ１に入力または出力される高周波信号の波長の１／８とする。
【００３８】
結合線路１０および２０の長さＬ１およびＬ２を１／８波長とするため、比較例１のように、長さＬ１およびＬ２が１／４波長に比べ、マーチャントバランを小型化することができる。さらに、付加線路３０を設けることにより、図１０Ａおよび図１０Ｂにおいて説明したように、ノードＮ１を電圧の節とすることができる。このため、図５Ｂおよび図７Ｂのように、反射特性を改善できる。このように、マーチャントバランを小型化し、かつ特性の劣化を抑制することができる。
【００３９】
結合線路１０および２０の長さＬ１およびＬ２は、例えば１／１６波長以上３／１６波長以下でもよい。この範囲であってもマーチャントバランとして機能する。結合線路１０および２０の長さＬ１およびＬ２は３／３２以上かつ５／３２波長以下がより好ましい。
【００４０】
図１０Ａおよび図１０Ｂで説明したように、付加線路３０の長さＬ３は、１／１６波長であることが好ましい。これにより、反射特性の劣化を抑制できる。付加線路３０の長さＬ３は、１／３２波長以上かつ３／３２波長以下であればよい。付加線路３０の長さＬ３は、３／６４波長以上かつ５／６４波長以下であることが好ましい。
【００４１】
実施例１のように、マーチャントバランとして機能させるため、結合線路１０および２０の長さＬ１およびＬ２はほぼ同じであることが好ましい。また、伝送線路１２と伝送線路１４との信号線路は一定間隔で離間しており、伝送線路２２と伝送線路２４との信号線路は一定間隔で離間していることが好ましい。さらに、伝送線路１２、１４、２２、２４および付加線路３０の特性インピーダンスは同じであることが好ましい。
【００４２】
図２のように、基板４０上において、伝送線路１２の信号線路と伝送線路１４の信号線路とは、絶縁層４８を介し積層されている。伝送線路２２の信号線路と伝送線路２４の信号線路とは絶縁層４８を介し積層されている。これにより、信号線路同士を精度よく近づけることができる。よって、マーチャントバランを小型化することができる。伝送線路１４および２４の信号線路を金属層４２で形成し、伝送線路１２および２２の信号線路を金属層４４で形成してもよい。
【００４３】
また、信号線路の直上に金属層４６の開口を設ける。金属層４６と金属層４２とで伝送線路を形成し、金属層４６と金属層４４とで伝送線路を形成することができる。
【実施例２】
【００４４】
図１３は、実施例２に係るマーチャントバランの模式図である。図１３に示すように、マーチャントバラン１０２は、伝送線路２２の一端が接続されたノードＮ２とグランド端子との間にキャパシタ５０が接続されている。長さＬ１およびＬ２は使用する高周波信号の波長の１／８に相当する。その他の構成は実施例１と同じであり、説明を省略する。
【００４５】
ノードＮ２から付加線路３０およびキャパシタ５０をみた反射特性をシミュレーションした。図１４（ａ）および図１４Ｂ（ｂ）は、シミュレーションした回路の回路図である。図１４（ａ）に示すように、ノードＮ２にオープンスタブとして機能する付加線路３０が接続されている。ノードＮ２からのＳ１１をシミュレーションした。シミュレーション条件は以下である。
周波数：４０ＧＨｚ
付加線路３０の長さＬ３：１／１３波長
付加線路３０の信号線路の幅：１０μｍ
その他の条件は実施例１のシミュレーションと同じであり、説明を省略する。
【００４６】
図１４（ｂ）に示すように、ノードＮ２にシャント接続されたキャパシタ５０が接続されている。ノードＮ２からのＳ１１をシミュレーションした。シミュレーション条件は以下である。
周波数：４０ＧＨｚ
キャパシタ５０のキャパシタンス：０．０２６ｐＦ
【００４７】
図１５Ａおよび図１５Ｂは、オープンスタブおよびキャパシタの反射特性を示す図である。図１５Ａおよび図１５Ｂは、それぞれＳ１１の大きさおよび位相を示す。図１５Ａに示すように、オープンスタブでは周波数が高くなると若干損失が大きくなる。シャントキャパシタでは７０ＧＨｚまででほとんど損失がない。図１５Ｂに示すように位相特性はオープンスタブとシャントキャパシタとでほとんど同じである。
【００４８】
このように、実施例１のオープンスタブを実施例２のシャントキャパシタに置き換えると、位相特性はほとんど同じで、損失が低減できる。
【００４９】
比較例１、実施例１および実施例２の各々における通過特性Ｓ２１およびＳ３１、通過特性Ｓ２１とＳ３１との位相差、並びに反射特性Ｓ１１、Ｓ２２およびＳ３３をシミュレーションした。シミュレーション条件は以下である。
比較例１
結合線路の長さＬ１、Ｌ２：４０ＧＨｚの約１／４波長
実施例１
結合線路の長さＬ１、Ｌ２：４０ＧＨｚの約１／８波長
付加線路３０の長さＬ３：４０ＧＨｚの約１／１３波長
実施例２
結合線路の長さＬ１、Ｌ２：４０ＧＨｚの約１／８波長
キャパシタ５０のキャパシタンス：０．０２６ｐＦ
その他のシミュレーション条件は図５Ａおよび図５Ｂと同じである。
【００５０】
図１６Ａから図１６Ｃは、比較例１におけるそれぞれ通過特性、位相差および反射特性を示す図である。図１６Ａに示すように、４０ＧＨｚにおいて、Ｓ２１とＳ３１との大きさはほぼ同じである。図１６Ｂに示すように、４０ＧＨｚにおけるＳ２１とＳ３１の位相差は１８０°から約４°ずれているが、Ｓ２１とＳ３１の位相はほぼ反転している。図１６Ｃに示すように、４０ＧＨｚにおけるＳ１１は−１０ｄＢであり、良好である。以上のように、比較例１は良好なバラン特性を有する。
【００５１】
図１７Ａから図１７Ｃは、実施例１におけるそれぞれ通過特性、位相差および反射特性を示す図である。図１７Ａに示すように、４０ＧＨｚにおいて、Ｓ２１とＳ３１との大きさはほぼ同じである。図１７Ｂに示すように、４０ＧＨｚにおけるＳ２１とＳ３１の位相差は１８０°から約１．５°しかずれていない。図１７Ｃに示すように、４０ＧＨｚにおけるＳ１１は−１８ｄＢであり、比較例１より良好である。以上のように、実施例１でも良好なバラン特性を有する。
【００５２】
図１８Ａから図１８Ｃは、実施例２におけるそれぞれ通過特性、位相差および反射特性を示す図である。図１８Ａに示すように、４０ＧＨｚにおいて、Ｓ２１とＳ３１との大きさはほぼ同じである。図１８Ｂに示すように、４０ＧＨｚにおけるＳ２１とＳ３１の位相差は１８０°から約１．５°しかずれていない。図１８Ｃに示すように、４０ＧＨｚにおけるＳ１１は−１８ｄＢである。このように、実施例２は実施例１とほぼ同じバラン特性を有する。
【００５３】
次に、比較例１、実施例１および実施例２のレイアウトを比較した。図１９Ａから図１９Ｃは、それぞれ比較例１、実施例１および実施例２に係るマーチャントバランのレイアウト例を示す図である。図１９Ａから図１９Ｃにおいて、金属層４６、結合線路１０、２０、付加線路３０、キャパシタ５０および各端子を図示し、その他の図示を省略している。
【００５４】
図１９Ａに示すように、比較例１では、結合線路１０および２０の長さを１／４波長とする。このため、マーチャントバランの大きさＬｘ×Ｌｙは９３０μｍ×３００μｍとなる。図１９Ｂに示すように、実施例１では、結合線路１０および２０の長さを１／８波長とする。このため、付加線路３０を加えてもマーチャントバランの大きさＬｘ×Ｌｙは４８０μｍ×３６０μｍと比較例１に比べ小さくなる。図１９Ｃに示すように、実施例２では、付加線路３０をキャパシタ５０とする。このため、マーチャントバランの大きさＬｘ×Ｌｙは４８０μｍ×３２０μｍと実施例１に比べ小さくなる。
【００５５】
以上にように、実施例１によれば、結合線路１０および２０の長さを１／８波長とすることができるため、マーチャントバランを小型化できる。
【００５６】
さらに、実施例２によれば、付加線路３０の代わりに、キャパシタ５０が設けられている。キャパシタ５０の一端は伝送線路２２の他端に接続され、他端はグランド端子（基準電位端子）に接続されている。これにより、実施例１とほぼ同等のバラン特性を有し、かつ実施例１より小型化できる。
【００５７】
キャパシタ５０のインピーダンスＺはＺ＝１／（ｊ×２πｆＣ）である。ここで、ｆは高周波信号の周波数、Ｃはキャパシタ５０のキャパシタンスである。このとき、実施例１の付加線路３０と同様の効果を得るためには、キャパシタ５０のインピーダンスＺが−ｊ×１２０Ω〜−ｊ×１４０Ωであることが好ましい。インピーダンスＺは−ｊ×１２５Ω〜−ｊ×１３５Ωがより好ましい。
【００５８】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００５９】
１０、２０  結合線路
１２、１４、２２、２４  伝送線路
３０、３４  付加線路
４０  基板
４２、４４、４６  金属層
４８、４８ａ、４８ｂ、４８ｃ  絶縁層
５０  キャパシタ
１００、１１０、１１２  マーチャントバラン
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１６Ｃ】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１７Ｃ】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１８Ｃ】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図１９Ｃ】
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