(57)【要約】【課題】本発明は構造が単純で設計及び製造が容易な３ラインバルントランスを提供すべく提案されたものである。【解決手段】本発明によるバルントランス５０は、不平衡信号が入力または出力される不平衡ポート５４と、互いに同じ大きさで１８０度の位相差を有する平衡信号らが出力または入力される第１、第２平衡ポート５５，５６と、前記不平衡ポート５４に接続される第１端部と接地される第２端部を具備する第１ライン５１と、前記第１ライン５１と所定間隔を置いて平行に配置され、第１、２端部を具備し、前記第２端部が前記第１平衡ポート５５に連結される第２ライン５２と、前記第２ライン５２と所定間隔を置いて平行に配置され、前記第２ライン５２の第１端部に連結される第１端部と記第２平衡ポート５６に連結される第２端部を具備した第３ライン５３とから成る。【選択図】　　　図１
2004119959.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３ラインバルントランスにおいて、
不平衡信号が入力または出力される不平衡ポートと、
互いに同じ大きさで１８０度の位相差を有する平衡信号が出力または入力される第１、２平衡ポートと、
前記不平衡ポートに接続される第１端部と接地される第２端部とを具備する第１ラインと、
前記第１ラインと所定の間隔を置いて平行に配置され、第１、２端部を具備して前記第２端部が前記第１平衡ポートに連結される第２ラインと、
前記第２ラインと所定の間隔を置いて平行に配置され、前記第２ラインの第１端部に連結される第１端部と、前記第２平衡ポートに連結される第２端部とを具備した第３ラインと、
を有することを特徴とする３ラインバルントランス。
【請求項２】
前記第１、第２、第３ラインはλ／４（λは入出力信号の中心周波数に対する波長である）の長さであることを特徴とする請求項１に記載の３ラインバルントランス。
【請求項３】
前記バルントランスは、
【数１】
2004119959.tif 000027
（ここで、Ｚｍｎ（ｍ、ｎ＝１、２、３）は第ｍラインと第ｎライン間の特性インピーダンス、Ｚ０ｕは不平衡ポートの終端インピーダンス、Ｚ０ｂは第１、第２平衡ポートの終端インピーダンスである）のインピーダンス条件を充たすことを特徴とする請求項１に記載の３ラインバルントランス。
【請求項４】
前記バルントランスは、第１ラインとグラウンド間の特性インピーダンスがＺ１１→∞であることを特徴とする請求項３に記載の３ラインバルントランス。
【請求項５】
前記バルントランスは、第２ラインと第３ライン間の特性インピーダンスがＺ２３→∞であることを特徴とする請求項３に記載の３ラインバルントランス。
【請求項６】
前記バルントランスは、第１ラインとグラウンド間の特性インピーダンスがＺ１１→∞で、第２ラインと第３ライン間の特性インピーダンスがＺ２３→∞であることを特徴とする請求項３に記載の３ラインバルントランス。
【請求項７】
前記バルントランスは、第１ラインと第２ライン間の特性インピーダンスがＺ１２→∞であることを特徴とする請求項３に記載の３ラインバルントランス。
【請求項８】
前記バルントランスは、第１ラインと第２ライン間の特性インピーダンスがＺ１２→∞で、第１ラインとグラウンド間の特性インピーダンスがＺ１１→∞であることを特徴とする請求項３に記載の３ラインバルントランス。
【請求項９】
前記バルントランスは、第１ラインと第２ライン間の特性インピーダンスがＺ１２→∞で、第２ラインと第３ライン間の特性インピーダンスがＺ２３→∞であることを特徴とする請求項３に記載の３ラインバルントランス。
【請求項１０】
前記バルントランスは、第１ラインと第２ライン間の特性インピーダンスがＺ１２→∞で、第１ラインとグラウンド間の特性インピーダンスがＺ１１→∞で、第２ラインと第３ライン間の特性インピーダンスがＺ２３→∞であることを特徴とする請求項３に記載の３ラインバルントランス。
【請求項１１】
前記バルントランスは、第１ラインと第３ライン間の特性インピーダンスがＺ１３→∞であることを特徴とする請求項３に記載の３ラインバルントランス。
【請求項１２】
前記バルントランスは、第１ラインと第３ライン間の特性インピーダンスがＺ１３→∞で、第１ラインとグラウンド間の特性インピーダンスがＺ１１→∞であることを特徴とする請求項３に記載の３ラインバルントランス。
【請求項１３】
前記バルントランスは、第１ラインと第３ライン間の特性インピーダンスがＺ１３→∞で、第２ラインと第３ライン間の特性インピーダンスがＺ２３→∞であることを特徴とする請求項３に記載の３ラインバルントランス。
【請求項１４】
前記バルントランスは、第１ラインと第３ライン間の特性インピーダンスがＺ１３→∞で、第１ラインとグラウンド間の特性インピーダンスがＺ１１→∞で、第２ラインと第３ライン間の特性インピーダンスがＺ２３→∞であることを特徴とする請求項３に記載の３ラインバルントランス。
【請求項１５】
前記バルントランスは、第２ラインとグラウンド間の特性インピーダンスがＺ２２→∞であることを特徴とする請求項３に記載の３ラインバルントランス。
【請求項１６】
前記バルントランスは、第２ラインとグラウンド間の特性インピーダンスがＺ２２→∞で、第１ラインとグラウンド間の特性インピーダンスがＺ１１→∞であることを特徴とする請求項３に記載の３ラインバルントランス。
【請求項１７】
前記バルントランスは、第２ラインとグラウンド間の特性インピーダンスがＺ２２→∞で、第２ラインと第３ライン間の特性インピーダンスがＺ２３→∞であることを特徴とする請求項３に記載の３ラインバルントランス。
【請求項１８】
前記バルントランスは、第２ラインとグラウンド間の特性インピーダンスがＺ２２→∞で、第１ラインとグラウンド間の特性インピーダンスがＺ１１→∞で、第２ラインと第３ライン間の特性インピーダンスがＺ２３→∞であることを特徴とする請求項３に記載の３ラインバルントランス。
【請求項１９】
前記バルントランスは、第３ラインとグラウンド間の特性インピーダンスがＺ３３→∞であることを特徴とする請求項３に記載の３ラインバルントランス。
【請求項２０】
前記バルントランスは、第３ラインとグラウンド間の特性インピーダンスがＺ３３→∞で、第１ラインとグラウンド間の特性インピーダンスがＺ１１→∞であることを特徴とする請求項３に記載の３ラインバルントランス。
【請求項２１】
前記バルントランスは、第３ラインとグラウンド間の特性インピーダンスがＺ３３→∞で、第２ラインと第３ライン間の特性インピーダンスがＺ２３→∞であることを特徴とする請求項３に記載の３ラインバルントランス。
【請求項２２】
前記バルントランスは、第３ラインとグラウンド間の特性インピーダンスがＺ３３→∞で、第１ラインとグラウンド間の特性インピーダンスがＺ１１→∞で、第２ラインと第３ライン間の特性インピーダンスがＺ２３→∞であることを特徴とする請求項３に記載の３ラインバルントランス。
【請求項２３】
前記バルントランスは、第１ラインと第２ライン間の特性インピーダンスがＺ１２→∞で、第３ラインとグラウンド間の特性インピーダンスがＺ３３→∞であることを特徴とする請求項３に記載の３ラインバルントランス。
【請求項２４】
前記バルントランスは、第１ラインと第２ライン間の特性インピーダンスＺ１２→∞で、第３ラインとグランド間の特性インピーダンスがＺ３３→∞で、第１ラインとグラウンド間の特性インピーダンスがＺ１１→∞であることを特徴とする請求項３に記載の３ラインバルントランス。
【請求項２５】
前記バルントランスは、第１ラインと第２ライン間の特性インピーダンスＺ１２→∞で、第３ラインとグラウンド間の特性インピーダンスがＺ３３→∞で、第２ラインと第３ライン間の特性インピーダンスがＺ２３→∞であることを特徴とする請求項３に記載の３ラインバルントランス。
【請求項２６】
前記バルントランスは、第１ラインと第２ライン間の特性インピーダンスＺ１２→∞で、第３ラインとグラウンド間の特性インピーダンスがＺ３３→∞で、第１ラインとグラウンド間の特性インピーダンスがＺ１１→∞で、第２ラインと第３ライン間の特性インピーダンスがＺ２３→∞であることを特徴とする請求項３に記載の３ラインバルントランス。
【請求項２７】
前記バルントランスは、第１ラインと第３ライン間の特性インピーダンスがＺ１３→∞で、第２ラインとグラウンド間の特性インピーダンスがＺ２２→∞であることを特徴とする請求項３に記載の３ラインバルントランス。
【請求項２８】
前記バルントランスは、第１ラインと第３ライン間の特性インピーダンスがＺ１３→∞で、第２ラインとグラウンド間の特性インピーダンスがＺ２２→∞で、第１ラインとグラウンド間の特性インピーダンスがＺ１１→∞であることを特徴とする請求項３に記載の３ラインバルントランス。
【請求項２９】
前記バルントランスは、第１ラインと第３ライン間の特性インピーダンスがＺ１３→∞で、第２ラインとグラウンド間の特性インピーダンスがＺ２２→∞で、第２ラインと第３ライン間の特性インピーダンスがＺ２３→∞であることを特徴とする請求項３に記載の３ラインバルントランス。
【請求項３０】
前記バルントランスは、第１ラインと第３ライン間の特性インピーダンスがＺ１３→∞で、第２ラインとグラウンド間の特性インピーダンスがＺ２２→∞で、第１ラインとグラウンド間の特性インピーダンスがＺ１１→∞で、第２ラインと第３ライン間の特性インピーダンスがＺ２３→∞であることを特徴とする請求項３に記載の３ラインバルントランス。
【請求項３１】
前記バルントランスは、第１ラインとグラウンド間の特性インピーダンスＺ１１または第２ラインと第３ライン間の特性インピーダンスＺ２３を変化させ、帯域幅特性を調整することを特徴とする請求項３に記載の３ラインバルントランス。
【請求項３２】
３ラインバルントランスにおいて、
不平衡信号が入力または出力される不平衡ポートと、
互いに同じ大きさで１８０度の位相差を有する平衡信号が出力または入力される第１、２平衡ポートと、
相互に電磁気的にカップリングされるよう配置される第１、第２、第３ラインとを具備し、
前記第１ラインの第１端部は不平衡ポートに接続され、第２端部は接地に連結され、前記第２ラインの第１端部と第３ラインの第１端部は互いに連結され、第２、３ラインの第２端部は各々第１、２平衡ポートに連結されることを特徴とする３ラインバルントランス。
【請求項３３】
前記第１、第２、第３ラインはλ／４（λは入出力信号の中心周波数に対する波長である）の長さであることを特徴とする請求項３２に記載の３ラインバルントランス。
【請求項３４】
前記バルントランスは
【数２】
2004119959.tif 000028
（ここで、Ｚｍｎ（ｍ、ｎ＝１、２、３）は第ｍラインと第ｎライン間の特性インピーダンス、Ｚ０ｕは不平衡ポートの終端インピーダンス、Ｚ０ｂは第１、第２平衡ポートの終端インピーダンスである）のインピーダンス条件を充たすことを特徴とする請求項３２に記載の３ラインバルントランス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は平衡信号を不平衡信号に、または不平衡信号を平衡信号に変換するバルントランスに関するもので、より詳しくは、構造が単純で設計及び製造の容易な３ラインバルントランスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、バルン（Ｂａｌｕｎ）とはＢａｌａｎｃｅ　ｔｏ　Ｕｎｂａｌａｎｃｅの略字として、平衡信号（ｂａｌａｎｃｅｄ　ｓｉｇｎａｌ）を不平衡信号（ｕｎｂａｌａｎｃｅｄ　ｓｉｇｎａｌ）に変換したり、逆に不平衡信号を平衡信号に変換する回路または構造物を通称する。例えば、無線通信において平衡ラインから成る混合器（ｍｉｘｅｒ）、増幅器（ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）などを不平衡ラインから成る部品と連結する場合、前記バルントランスが必要となる。バルントランスは伝送線（ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ｌｉｎｅ）の組合から構成してもよく、集中定数回路から具現してもよく、アンテナ分野において用いる場合には共振導波管形態で具現してもよい。
【０００３】
図９はＭａｒｃｈａｎｄが提案したバルントランスの構成を示す等価回路図で、λ／４（ここで、λは「１／ｆｃ（ｆｃは入出力信号の中心周波数）」である）の長さから成る４個の伝送ライン１１１〜１１４で構成されるが、前記において第１ライン１１１と第３ライン１１３、第２ライン１１２と第４ライン１１４とが各々カップラー（ｃｏｕｐｌｅｒ）を成し、前記第１ライン１１１の一端を所定の周波数の不平衡信号が入力または出力される不平衡ポート１１５に連結させ、前記第１ライン１１１の他端と前記第２ライン１１２の一端とを連結させ、前記第２ライン１１２の他端はオープンさせ、前記第１、第２ライン１１１、１１２にカップリング結合される第３、第４ライン１１３、１１４の一端は接地させ、他端は２つの平衡信号が入力または出力される平衡ポート１１６、１１７に各々連結させて成る。前記構造において、不平衡ポート１１５に所定の周波数の信号を印加すると、各ライン間に電磁気的結合が発生し、平衡ポート１１６、１１７を通じて互いに同じ大きさで１８０度の位相差を有する信号が出力される。逆に、相互に同じ大きさで１８０度の位相差を有する信号を平衡ポート１１６、１１７に印加すると、不平衡ポート１１５から不平衡信号が出力される。
【０００４】
図１０は他の形態のバルントランスを示す図面である。図９の場合と同様、第１〜第４ライン１２１〜１２４で２つのカップラーを形成するが、ここで第３ライン１２３の一端を不平衡ポート１２７に連結させ、相互連結した第１ライン１２１の一端と第２ライン１２２の一端を平衡ポート１２５、１２６に連結させ、残りの第３ライン１２３の他端と第４ライン１２４の両端を接地させて構成することに差異がある。この際、前記２つのカップラーは同一な構造を有するなら、対称構造でなければならない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記図９及び図１０に示すバルントランスはλ／４長さのライン４つで具現される為、より構成の単純化が要求され、図１０のバルントランスの場合２つのカップラーが対称構造を成すよう提案されている為、製造し難い。こうして、図１１のバルントランスはラインを３つ使って構成を単純化したもので、前記図１０の構造において図中右側のカップラーを等価の第２ライン１３２に代替した構造から成る。この際、図中左側のカップラーは対称構造となる。
【０００６】
図１２は３つのラインから成るバルントランスの他の構造を示す図面である。
第１〜第３ライン１４１〜１４３が互いにカップリングを形成すべく平行に配置させ、前記第１、２ライン１４１、１４２の一端を同時に不平衡ポート１４４に連結し、前記第１ライン１４１の他端と第３ライン１４３の一端を平衡ポート１４５、１４６に各々連結し、中間に位置した第２ライン１４２の他端及び前記第３ライン１４３の他端を接地させて具現する。前記バルントランス１４０は４ラインバルントランスに比して構造は単純化されるが、不平衡ポート１４４に分岐点１４４ａを形成しなければならないので、前記分岐点から高周波信号の場合に不要な反射が発生し兼ねないとの欠点がある。
【０００７】
本発明は上述した従来の問題点を解決すべく案出されたもので、その目的は、構造が単純で設計及び製造が容易な３ラインバルントランスを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述した本発明の目的を成し遂げるための構成手段として、本発明は３ラインバルントランスにおいて、不平衡信号が入力または出力される不平衡ポート；同じ大きさで１８０度の位相差を有する平衡信号が出力または入力される第１、第２平衡ポート；前記不平衡ポートに接続される第１端部と接地される第２端部とを具備する第１ライン；前記第１ラインと所定の間隔を置いて平行に配置され、第１、第２端部を具備し、前記第２端部が前記第１平衡ポートに連結される第２ライン；及び、前記第２ラインと所定の間隔を置いて平行に配置され、前記第２ラインの第１端部に連結される第１端部と前記第２平衡ポートに連結される第２端部を具備する第３ライン；から成ることを特徴とする。さらに、前記バルントランスの第１、第２、第３ラインはλ／４（λは入出力信号の中心周波数に対する波長である）の長さであることを特徴とする。さらに、前記３ラインバルントランスは３ラインを使用することにより小型化が可能である。さらに、本発明によるバルントランスは
【数３】
2004119959.tif 000003
（ここで、Ｚｍｎ（ｍ、ｎ＝１、２、３）は第ｍラインと第ｎライン間の特性インピーダンス、Ｚ０ｕは不平衡ポートの終端インピーダンス、Ｚ０ｂは第１、第２平衡ポートの終端インピーダンスである）のインピーダンス条件を充たすことをことを特徴とする。
【０００９】
さらに、本発明は前記バルントランスにおいて、バルンとして動作すべく３ライン間及びグラウンドとライン間にカップリングがすべて存在しなければならないわけではなく、一部カップリングが無くてもバルンとして動作できる条件を探し出すことができる。この場合、設計変数が減り、その結果設計が簡単になる効果を奏する。例えば、第１ラインと第３ライン間に、そして第２ラインと第３ライン間にカップリングが生じなければ、前記バルントランスは
【数４】
2004119959.tif 000004
（ここで、Ｚｍｎ（ｍ、ｎ＝１、２、３）は第ｍラインと第ｎライン間の特性インピーダンス、Ｚ０ｕは不平衡ポートの終端インピーダンス、Ｚ０ｂは第１、第２平衡ポートの終端インピーダンスである）の特性インピーダンス条件を充たすことを特徴とする。さらに、前記バルントランスは、バルンの条件に直接影響を与えない変数、すなわち第１ラインとグラウンド間の特性インピーダンスＺ１１や第２ラインと第３ライン間の特性インピーダンスＺ２３を変化させ、帯域幅特性を調整することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面に基づき本発明による３ラインバルントランスの構成及び作用について詳細に説明する。図１は本発明による３ラインバルントランスの等価回路図である。バルントランス５０は各々第１、第２端部を有する第１〜第３ライン５１〜５３を相互に電磁気的に結合するよう配置し、前記第１ライン５１の第１端部を不平衡信号が入力または出力される不平衡ポート５４に連結して第２端部は接地する。そして、前記第２ライン５２と第３ライン５３の第１端部を相互に連結し、第２端部を互いに同じ大きさで１８０度の位相差を有する平衡信号が出力または入力される第１、２平衡ポート５５、５６に各々連結して構成する。
【００１１】
前記第１ないし第３ライン５１〜５３は相互に平行に配列され、互いに電磁気的な結合を起こす。即ち、前記第１ないし第３ライン５１〜５３により相互間カップラーが具現される。
【００１２】
前記不平衡ポート５４に所定の周波数の不平衡信号を印加すると、前記信号により第１、第２、第３ライン５１〜５３間に電磁気的な結合と反射作用が起こり、第１、第２平衡ポート５５、５６から互いに同じ大きさで１８０度の位相差を有する信号が各々出力されるもので、前記バルントランス５０は不平衡信号を平衡信号に変換する。逆に、相互に同じ大きさで１８０度の位相差を有する信号を各々第１、第２平衡ポート５５、５６に入力すると、不平衡ポート５４を通じて不平衡信号が出力される。即ち、平衡信号を不平衡信号に変換するのである。
【００１３】
前記のように構成されたバルントランスの作用を図２（Ａ）ないし図３（Ｂ）の図面に基づき数学的に説明すると次のとおりである。図２（Ａ）のように３つのラインＬ１、Ｌ２、Ｌ３に相互カップリングが生じる場合、各ラインにおける電圧及び電流は次の数５のように位置Ｚに対する関数で表現される。ここで、電流の基準方向は＋ｚ方向とする。
【００１４】
【数５】
2004119959.tif 000005
前記において、Ａ１、Ａ２、Ａ３　及び　Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３は前記ラインＬ１、Ｌ２、Ｌ３の長さと幅の境界条件などにより決定される任意の定数で、ｊは虚数単位としてｊ２＝−１である。また、βは電波定数（ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ　ｃｏｎｓｔａｎｔ）として、波長λとはβ＝２π／λの関係がある。さらに、前記数５において、ＶＬｉ（ｚ）（ここでは、ｉは１、２、３である）は位置ｚにおけるラインＬｉの電圧を示し、ＩＬｉ（ｚ）（ここで、ｉは１、２、３である）は位置ｚにおけるラインＬｉの電流を示す。
【００１５】
最後に、前記ｙ１１、ｙ１２、ｙ１３、ｙ２１、ｙ２２、ｙ２３、ｙ３１、ｙ３２、ｙ３３各々は次のとおりである。
【００１６】
【数６】
2004119959.tif 000006
前記において、ｚｍｎ　（ここで、ｍ、ｎ＝１、２、３、ｍ≠ｎである）は両ラインＬｍとＬｎ間のカップリングにより形成される特性インピーダンスで、ｚｍｎ　（ここで、ｍ＝１、２、３）はラインＬｍとグラウンド間のカップリングにより形成される特性インピーダンスである。
【００１７】
前記図２（Ａ）のような配置において、前記各ラインが全て中心周波数において波長の１／４の長さを有し、図２（Ｂ）のようにポートを構成する場合、図中左側のポート１’、ポート３’、ポート５’におけるポート電圧Ｖ１’、Ｖ３’、Ｖ５’及びポート流入電流Ｉ１’、Ｉ３’、Ｉ５’が位置ｚ＝０における各ラインの電圧及び電流と同じであれば、これは次の数７及び数８のように定義される。
【００１８】
【数７】
2004119959.tif 000007
【数８】
2004119959.tif 000008
そして、図中右側のポート２’、ポート４’、ポート６’におけるポート電圧Ｖ２’、Ｖ４’、Ｖ６’は位置ｚ＝λ／４における各ラインの電圧と同じで、ポート流入電流　Ｉ２’、Ｉ４’、Ｉ６’はｚ＝λ／４における各ラインの電流と同じ大きさではあるが方向は反対となる。これを整理すると次の数９及び数１０のように定義される。
【００１９】
【数９】
2004119959.tif 000009
【数１０】
2004119959.tif 000010
前記数９を簡単にすると、
【数１１】
2004119959.tif 000011
となり、これに数８を代入すると次の数１２のように整理することができる。
【００２０】
【数１２】
2004119959.tif 000012
前記と同様、前記数１０を変形させると、
【数１３】
2004119959.tif 000013
となり、これに数７を代入すると次の数１４のように簡単になる。
【００２１】
【数１４】
2004119959.tif 000014
次いで、前記図２（Ｂ）の構造において、ラインＬ１の図中右側ポート２’をグラウンドに連結してショートさせ、残りのラインＬ２、Ｌ３の図中左側ポート３’、ポート５’を連結させると、図２（Ｃ）のようになる。前記図２（Ｃ）のような構造においては、各ポートの電圧と電流間にＶ２’＝０、Ｖ３’＝Ｖ５’、Ｉ３’＋Ｉ５’＝０という境界条件が成立する。
【００２２】
かかる条件を前記数１２及び数１４に代入すると次の数１５となる。
【００２３】
【数１５】
2004119959.tif 000015
前記図２（Ｃ）において、各ポートを再度整理して、図３（Ａ）のようにポート１’を不平衡ポート５４に、ポート４’を第１平衡ポート５５に、ポート６’を第２平衡ポート５６に訂正し、電流Ｉ３’と電圧Ｖ３’を消去して各ポートにおける電流Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３　及び電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３の関係式に整理すると次の数１６のようになる。
【００２４】
【数１６】
2004119959.tif 000016
である。
【００２５】
一般的に、ポートにおける電圧と電流との関係を示すインピーダンスパラメータマトリックス（ｉｍｐｅｄａｎｃｅ　ｐａｒａｍｅｔｅｒ　ｍａｔｒｉｘ）　［Ｚ］を入射電力と反射電力との関係を意味するＳｃａｔｔｅｒｉｎｇ　Ｐａｒａｍｅｔｅｒ　ｍａｔｒｉｘ　［Ｓ］に変換する式は次の数１７のとおりである。
【００２６】
【数１７】
2004119959.tif 000017
前記において、Ｚ０１は不平衡ポート５４の終端インピーダンス（ｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｉｍｐｅｄａｎｃｅ）、Ｚ０２は第１平衡ポート５５の終端インピーダンス、Ｚ０３は第２平衡ポート５６の終端インピーダンスである。従って、Ｚ０１＝Ｚ０ｕ、Ｚ０２＝Ｚ０３＝Ｚ０ｂとし、前記数１７及び数１６を利用して［Ｓ］を求めると次のように示すことができる。
【００２７】
【数１８】
2004119959.tif 000018
前記において、バルンで動作するためにはＳ１１＝０、Ｓ２１＝−Ｓ３１を充たさなければならない。これを満足する条件はＧ１２＝−Ｇ１３、Ｇ１２２＋Ｇ１３２＝−Ｚ０ｉｎＺ０ｏｕｔである。従って、前記数１６において前記条件を充たす場合を求めると、
【数１９】
2004119959.tif 000019
となり、この条件を充たす特性インピーダンス条件は次の数２０のように示される。
【００２８】
【数２０】
2004119959.tif 000020
即ち、図３（Ａ）のように構成されたλ／４の長さの３ライン５１〜５３はラインの特性インピーダンスが前記数２０を充たす場合にバルンとして動作することができる。前記数２０において証明されるとおり、前記バルントランス５０は設計の際に調節可能な変数が多く、これは設計者の立場からより多様な設計が可能になることを意味する。
【００２９】
そして、バルンとして動作するためには３つのライン５１〜５３間のカップリングとライン５１〜５３とグラウンド間のカップリングとが全て存在しなければならないものではなく、一部分においてカップリングの無い場合でもバルンとして動作できる条件を探し出すことができる。
【００３０】
前記において、カップリングが存在しないというのは、それに対応する特性インピーダンス値が無限大であることを意味する。一例として、前記バルントランスは第１ライン５１とグラウンド間の特性インピーダンスＺ１１を無限大にし、第１ライン５１とグラウンド間にカップリングが起こらないようにすることができる。または、第２ライン５２と第３ライン５３間の特性インピーダンスＺ２３を無限大にしてもよく、また、第１ライン５１とグラウンド間及び第２ライン５２と第３ライン５３間の特性インピーダンスをＺ１１→∞、Ｚ２３→∞にして構成することもできる。この場合、バルンとして機能するためのインピーダンス条件は前記数２０と同一で、通過帯域幅の大きさが異なる。
【００３１】
さらに、第１ライン５１と第２ライン５２間の特性インピーダンスＺ１２を無限大にして第１、２ライン５１、５２間にはカップリングが起こらないようにさせたり、第１ライン５１と第２ライン５２間の特性インピーダンスＺ１２と共に第１ライン５１とグラウンド間の特性インピーダンスもＺ１１→∞として第１ライン５１と第２ライン５２間及び第１ライン５１とグラウンド間にカップリングが起こらないようにしたり、第１ライン５１と第２ライン間、第２ラインと第３ライン間の特性インピーダンスをＺ１２→∞、Ｚ２３→∞にしたり、第１ライン５１と第２ライン５２間、第１ライン５１とグラウンド間、そして第２ライン５２と第３ライン５３間の特性インピーダンスをＺ１２→∞、Ｚ１１→∞、Ｚ２３→∞にすることができ、この場合、バルントランスのインピーダンス条件は
【数２１】
2004119959.tif 000021
となる。
【００３２】
また、前記バルントランスは第１ライン５１と第３ライン５３間の特性インピーダンスＺ１３、第１ライン５１とグラウンド間の特性インピーダンスＺ１１、第２ライン５２と第３ライン５３間の特性インピーダンスＺ２３のうち一つ以上を無限大にすることができる。この場合、バルントランスのインピーダンス条件は
【数２２】
2004119959.tif 000022
に変形される。
【００３３】
他の実施の形態として、前記バルントランスは第２ライン５２とグラウンド間の特性インピーダンスＺ２２、第１ライン５１とグラウンド間の特性インピーダンスＺ１１、第２ライン５２と第３ライン５３間の特性インピーダンスＺ２３のうち１つ以上を無限大に設定することができる。この場合のバルントランスになるためのインピーダンス条件は
【数２３】
2004119959.tif 000023
となる。
【００３４】
他の実施の形態として、前記バルントランスは第３ライン５３とグラウンド間の特性インピーダンスＺ３３、第１ライン５１とグラウンド間の特性インピーダンスＺ１１、第２ライン５２と第３ライン５３間の特性インピーダンスＺ２３のうち１つ以上を無限大に設定してもよい。この際、バルントランスとして動作するためのインピーダンス条件は
【数２４】
2004119959.tif 000024
となる。
【００３５】
さらに、前記第１ライン５１と第２ライン５２間の特性インピーダンスＺ１２と、第３ライン５３とグラウンド間の特性インピーダンスＺ３３を無限大として、第１ライン５１と第２ライン５２間及び第３ライン５３とグラウンド間のカップリングを除去してもバルントランスとして動作することができる。この際、インピーダンス条件は
【数２５】
2004119959.tif 000025
となる。この際、前記に加えて、第１ライン５１とグラウンド間の特性インピーダンスＺ１１、第２ライン５２と第３ライン５３間の特性インピーダンスＺ２３を無限大にすることができ、この場合、インピーダンス条件は変化せず、単に通過帯域幅特性のみ異なるようになる。
【００３６】
さらに、前記バルントランスは第１ライン５１と第３ライン５３間の特性インピーダンスＺ１３、第２ライン５２とグラウンド間の特性インピーダンスＺ２２を無限大にして、第１ライン５１と第３ライン５３間及び第２ライン５２とグラウンド間のカップリングを除去してもよい。この際、バルンとして動作するインピーダンス条件は
【数２６】
2004119959.tif 000026
となり、このインピーダンス条件を充たせばバルントランスとして動作することになる。そればかりでなく、前記に加えて、第１ライン５１とグラウンド間の特性インピーダンスがＺ１１と、第２ライン５２と第３ライン５３間の特性インピーダンスＺ２３を無限大にしてもよく、これはバルン条件に影響を与えずに、通過帯域幅のみ調整する。
【００３７】
上述したように、本発明は一部分にカップリングが存在しないようにさせることで、数２０の特性インピーダンス条件における変数を減らし設計を容易にすることができる。
【００３８】
図３（Ｂ）は先に説明した実施の形態のうち、第１ライン５１と第３ライン５３、第２ライン５２と第３ライン５３間のカップリングの無いバルントランスを示すもので、遮蔽（Ｓｈｉｅｌｄ）を用いて第１、２ライン５１、５３と第３ライン５３間にカップリングが起こらないようにするものである。本実施の形態においては、カップリングを除去すべく遮蔽（ｓｈｉｅｌｄ）を用いたが、必ずしもこれに限られるわけではなく、その他様々な方法を利用することができる。
【００３９】
図４は、前記図３（Ａ）の構造において特性インピーダンスをＺ１１＝５０Ω、Ｚ２２＝５０Ω、Ｚ３３＝２０．７１Ω、Ｚ１２＝２０．７１Ω、Ｚ１３＝５０Ω、Ｚ２３＝５０Ωとしたバルントランスに対するシミュレーション結果を示すグラフである。
【００４０】
次いで、図５は図３（Ａ）のような形状のバルントランス（即ち、第１ライン５１と第３ライン５３間、第２ライン５２と第３ライン５３間のカップリングの無い場合）において、特性インピーダンス条件をＺ１１＝５０Ω、Ｚ２２＝５０Ω、Ｚ３３＝２０．７１Ω、Ｚ１２＝３５．３６Ωとした場合のシミュレーション結果を示すものである。
【００４１】
前記図４と図５のシミュレーション結果によると、第１〜第３ライン５１〜５３の一部カップリングを除去してもバルンとして要求される特性が充たされることがわかる。前記特性インピーダンス条件を見ると、Ｚ１１＝Ｚ２２なので、前記カップラーは対称型である。
【００４２】
さらに、図６は前記図５の場合において、他のインピーダンス条件は同一で、第１ライン５１とグラウンド間の特性インピーダンスをＺ１１＝５０Ω、Ｚ１１＝１５０Ωと異ならせた場合のシミュレーション結果を比較したものである。同図によると、前記構成のバルントランスは、カップラーを対称型に局限せず非対称型にする場合、バルン条件に影響を与えるＺ２２、Ｚ３３、Ｚ１２は固定させ直接的な影響を与えない変数Ｚ１１を変化させることにより、信号帯域幅特性を改善させられることがわかる。
【００４３】
図７はバルン条件に影響を与えない変数Ｚ１１を変化させる場合のバルン特性変化を示すもので、Ｚ１１＝５０Ω、Ｚ２２＝５０Ω、Ｚ３３＝２０．７１Ω、Ｚ１２＝２０．７１Ω、Ｚ１３＝５０Ω、Ｚ２３＝５０Ωであるバルントランスと、Ｚ１１＝２００Ω、Ｚ２２＝５０Ω、Ｚ３３＝２０．７１Ω、Ｚ１２＝２０．７１Ω、Ｚ１３＝５０Ω、Ｚ２３＝５０Ωであるバルントランスの｜Ｓ２１｜または｜Ｓ３１｜の形状を示すグラフである。
【００４４】
次に、図８は第２ライン５２と第３ライン５３間の特性インピーダンスＺ２３を変化させた場合を比較したもので、Ｚ１１＝５０Ω、Ｚ２２＝５０Ω、Ｚ３３＝２０．７１Ω、Ｚ１２＝２０．７１Ω、Ｚ１３＝５０Ω、Ｚ２３＝５０Ωであるバルントランスと、Ｚ１１＝５０Ω、Ｚ２２＝５０Ω、Ｚ３３＝２０．７１Ω、Ｚ１２＝２０．７１Ω、Ｚ１３＝５０Ω、Ｚ２３＝２００Ωであるバルントランスの｜Ｓ２１｜または｜Ｓ３１｜の形状を示すグラフである。前記図７及び図８の結果を比較すると、バルン条件に影響を与えない変数Ｚ１１またはＺ２３を変化させることにより、該当バルントランスの通過帯域幅を変化させられることがわかる。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は上述のように、λ／４の長さのライン３つでバルントランスを具現し、グラウンドポートの数を減らし、構造を単純化させ小型化に有利とさせる効果を奏する。さらに、従来のように３ラインでバルントランスを具現するにあたって入出力信号に対する分岐点が無くなることにより、全体的な構造がより単純化し、製造が容易になる優れた効果を奏する。また、カップラーが対称型や非対称型に局限されないので、設計に有利で、とりわけ非対称型にする場合のバルン条件に影響を及ぼさずにバルントランスの帯域幅特性を改善できる優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による３ラインバルントランスを示した等価回路図である。
【図２】（Ａ）〜（Ｃ）は本発明による３ラインバルントランスの作用原理を説明する図面である。
【図３】（Ａ）、（Ｂ）は本発明による３ラインバルントランスの作用原理を説明する図面である。
【図４】本発明によるバルントランスのシミュレーション図である。
【図５】本発明によるバルントランスの他のシミュレーション図である。
【図６】図５において他の特性インピーダンス条件を有する場合と比較した本発明によるバルントランスのシミュレーション図である。
【図７】図４において他の特性インピーダンス条件を有する場合と比較した本発明によるバルントランスのシミュレーション図である。
【図８】図４において他の特性インピーダンス条件を有する場合と比較した本発明によるバルントランスのシミュレーション図である。
【図９】Ｍａｒｃｈａｎｄが提案した従来のバルントランスの等価回路図である。
【図１０】従来の他のバルントランスの等価回路図である。
【図１１】従来の他のバルントランスの等価回路図である。
【図１２】従来の他のバルントランスの等価回路図である。
【符号の説明】
５０　３ラインバルントランス
５１、５２、５３　第１、第２、第３ライン
５４　不平衡ポート（ｕｎｂａｌａｎｃｅ　ｔｅｒｍｉｎａｌ）
５５、５６　第１、第２平衡ポート（ｂａｌａｎｃｅ　ｔｅｒｍｉｎａｌ）
【図１】
2004119959.tif 000029
【図２】
2004119959.tif 000030
【図３】
2004119959.tif 000031
【図４】
2004119959.tif 000032
【図５】
2004119959.tif 000033
【図６】
2004119959.tif 000034
【図７】
2004119959.tif 000035
【図８】
2004119959.tif 000036
【図９】
2004119959.tif 000037
【図１０】
2004119959.tif 000038
【図１１】
2004119959.tif 000039
【図１２】
2004119959.tif 000040