(57)【要約】【課題】  本発明は、同一の回路上にバラントランスとローパスフィルタを集積可能にすることを目的とする。【解決手段】  コモンモード入出力端子を規定する外側の終端端子を有する第１の導電レベルにおける第１の平坦な巻線と、第１の巻線と電気的に直列で、第２の導電レベルに形成される第２の平坦な巻線と、第２の巻線の外側の終端端子をグラウンドに接続する少なくとも１つのキャパシタと、第２の導電レベルに形成され、第１の差動モードアクセスを規定する外側の終端端子を有する第３の巻線と、第３の巻線と電気的に直列で、第１の導電レベルに形成される第４の巻線とを有し、第４の巻線の外側の終端端子が第２の差動モードアクセス端子を規定し、全ての巻線の中心側の終端がグラウンドに相互接続される、差動ローパスフィルタと組合されたモードスイッチングトランスを提供する。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コモンモード入出力端子（ＵＮＢ）を規定する外側の終端端子を有する第１の導電レベルにおける第１の平坦な巻線（１１）と、
前記第１の巻線と電気的に直列で、第２の導電レベルに形成される第２の平坦な巻線（１２）と、
前記第２の巻線の外側の終端端子をグラウンドに接続する少なくとも１つのキャパシタ（Ｃ）と、
前記第２の導電レベルに形成され、第１の差動モードアクセス（ＢＡＬ１）を規定する外側の終端端子を有する第３の巻線（１３）と、
前記第３の巻線と電気的に直列で、前記第１の導電レベルに形成される第４の巻線（１４）とを有し、
前記第４の巻線の外側の終端端子が第２の差動モードアクセス端子（ＢＡＬ２）を規定し、全ての巻線の中心側の終端がグラウンドに相互接続され、差動ローパスフィルタを形成する
ことを特徴とするモードスイッチングトランス。
【請求項２】
少なくとも前記第１の巻線（１１）、前記第３の巻線（１３）、及び前記第４の巻線（１４）は、前記モードスイッチングトランスに所望される通過帯域の中心周波数に従って選択される同一の長さであることを特徴とする請求項１に記載のトランス。
【請求項３】
前記第２の巻線（１２）は、前記他の３つの巻線と同一の長さであることを特徴とする請求項２に記載のトランス。
【請求項４】
前記キャパシタ（Ｃ）は、前記モードスイッチングトランスの通過帯域の中心周波数よりも大きい所望の除去周波数に従ってサイズ決めされることを特徴とする請求項１に記載のトランス。
【請求項５】
前記第１の巻線（１１）及び前記第４の巻線（１４）、並びに前記第２の巻線（１２）及び前記第３の巻線（１３）は、インターディジタル結合することを特徴とする請求項１に記載のトランス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コモンモード信号を差動モード信号に変換する機能を持つモードスイッチングトランス（ＢＡＬＵＮ）の分野、より具体的には、ローパスフィルタに関連付けられるそのようなトランスに関する。
【背景技術】
【０００２】
図１は、モードスイッチングトランス１（ＢＡＬＵＮ）及びローパスフィルタ２、３（ＬＰＦ）の組合わせの第１の例をブロック図の形で非常に概略的に示したものである。この例において、フィルタ２、３は、自らのコモンモード入力をアンテナ４に接続するバラン１の差動出力に接続されている。これは携帯電話に使用されているバラントランスの典型的な適用例である。それらはアンテナ上で受信された信号を変換し、電話の内部の回路で利用できるようにする。
【０００３】
図２は、ローパスフィルタ５とバラントランス１を関連付けたアセンブリの第２の従来の例である。この例において、ローパスフィルタはトランス１の上流、すなわちアンテナ４とバラン１のコモンモード入力の間に置かれる。
【０００４】
図３は、バラントランス１の等価電気回路図を示したものである。コモンモード側には、コモンモードアクセスＵＮＢと開放されたポートＯとの間に２つのインダクタンス素子１１、１２が直列につながれている。差動モード側には、２つの差動モードアクセスＢＡＬ１とＢＡＬ２の間に２つのインダクタンス素子１３、１４が直列につながれている。インダクタンス１３、１４の接続点はグラウンドされる。
【０００５】
素子１１〜１４は、バランに所望される通過帯域の中心周波数に従ってサイズ決めされ、各インダクティブ巻線１１〜１４は、この中心周波数の波長の４分の１に等しい長さを持つ。
【０００６】
図４は、ローパスフィルタ２、３、５の等価電気回路図の従来の例を示したものである。このようなフィルタは一般的に対称であり、２つの入出力端子１５、１６を有し、それらの間には第１のキャパシタ１７がインダクタンス１８と並列に接続され、各端子１５、１６は更に、それぞれキャパシタ１９、２０によりグラウンドされる。
【０００７】
フィルタ素子はフィルタに所望される遮断周波数に従ってサイズ決めされ、この周波数はトランス１の通過帯域に従って選択される。
【０００８】
２つのモードスイッチング素子（ローパスフィルタ及びバラン）が分かれていることが、回路の集積面でのまとまり、すなわち小型化には不利に働く。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、ローパスフィルタと集積化されるバラントランスの大きさを小さくすることを目的とする。本発明は特に、同一の回路上にバラントランスとローパスフィルタを集積可能にすることを目的とする。
【００１０】
本発明はまた、差動ローパスフィルタとしても使用される、集積されたバラントランスの構造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】
【００１１】
これら及び他の目的を達成するために、本発明は、
コモンモード入出力端子を規定する外側の終端端子を有する第１の導電レベルにおける第１の平坦な巻線と、
第１の巻線と電気的に直列で、第２の導電レベルに形成される第２の平坦な巻線と、
第２の巻線の外側の終端端子をグラウンドに接続する少なくとも１つのキャパシタと、
第２の導電レベルに形成され、第１の差動モードアクセスを規定する外側の終端端子を有する第３の巻線と、
第３の巻線と電気的に直列で、第１の導電レベルに形成される第４の巻線とを有し、
第４の巻線の外側の終端端子が第２の差動モードアクセス端子を規定し、全ての巻線の中心側の終端がグラウンドに相互接続されて、差動ローパスフィルタを形成するモードスイッチングトランスを提供する。
【００１２】
本発明の実施形態によれば、少なくとも第１、第３、及び第４の巻線はモードスイッチングトランスに所望される通過帯域の中心周波数に従って選択される同一の長さである。
【００１３】
本発明の実施形態によれば、第２の巻線は、他の３つの巻線と同一の長さである。
【００１４】
本発明の実施形態によれば、キャパシタは、モードスイッチングトランスの通過帯域の中心周波数よりも大きい所望の除去周波数に従ってサイズ決めされる。
【００１５】
本発明の実施形態によれば、第１、第４の巻線及び第２、第３の巻線は、インターディジタル結合する。
【００１６】
上述した本発明の目的、特徴、及び利点は、以下の添付図面に関連する特定の実施形態の非限定的な説明において詳細に論じられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
同一の要素は、異なる図面においても、同一の参照番号で言及される。明瞭性のため、本発明の理解に必要な要素のみが図面に示され、以下に説明される。特に、本発明に従ったモードスイッチングトランスまたは差動ローパスフィルタの入出力に接続される様々な素子は詳述されない。本発明は、コモンモード側で１つのローパスフィルタに関連付けられる、または差動モード側で２つのローパスフィルタに関連付けられるモードスイッチングトランスの従来のあらゆる使用に適合する。
【００１８】
本発明の特徴は、モードスイッチングトランスの（コモンモードアクセスに接続される）第１の巻線と直列に、グラウンドされたインダクティブ及びキャパシティブフィルタリングインピーダンスを電気的に配置することである。本発明の別の特徴は、第１の巻線とこのインピーダンスとの接続点を更にグラウンドし、モードスイッチングトランスのインダクタンスを２つずつ結合することである。
【００１９】
図５は、本発明に従った、差動ローパスフィルタを更に形成するモードスイッチングトランスの等価図を示したものである。
【００２０】
従来のモードスイッチングトランスにおけるように、２つの差動モードアクセス端子ＢＡＬ１、ＢＡＬ２は２つのインダクタンス素子１３、１４によって直列に相互接続され、接続点３０はグラウンドに接続されている（または他の基準電圧に接続されている）。従来のトランスにおいて今もそうであるように、コモンモードアクセスＵＮＢはトランスの一次巻線を形成するインダクティブ巻線１１に接続され、この巻線は、従来、空中にあった第２の一次巻線１２と直列である。
【００２１】
本発明によれば、キャパシタＣは巻線１２の自由端をグラウンドする。更に、巻線１１、１２の接続点もまたグラウンドされる。
【００２２】
トランスの効果のため、インダクタンス素子１１、１３及びインダクタンス素子１２、１４は相互に結合される。
【００２３】
インダクタンス１２及びキャパシタＣは、それぞれの値に従った遮断周波数を持つ周波数除去素子を形成する。
【００２４】
好ましくは、バラントランスの機能を最適化するため、インダクティブ巻線１１、１３、１４はλ／４の長さで形成され、ここでλはモードスイッチングトランスに所望される通過帯域の中心周波数を表す。この長さの条件は、インダクタンス１２について必須というわけではないが、後でわかるように、この巻線を他の全ての巻線と同一の長さに形成するのがより簡単である。
【００２５】
本発明によれば、図５に示された構造は、全てのインダクタンス１１、１２、１３、１４を平坦な導電性の巻線の形状で形成することにより集積され、結合はこれらの導電性の巻線を積み重ねることによって得られる。更に、巻線は同一の導電レベルで、２つずつインターレースまたはインターディジタルに組合わせられる。
【００２６】
除去素子は、モードスイッチングトランスのための付加的な二次巻線を形成すると考えることができる。従って、巻線１１は一次巻線を表し、巻線１３、１４は差動出力を供給する第１の二次巻線を形成し、トランスの第２の二次巻線は、フィルタリング素子（インダクタンス１２及びキャパシタＣ）により形成される。事実、巻線１１のグラウンド接続により、巻線１３、１４を介した結合のみが、巻線１１と巻線１２の間の電力伝達を可能にする。
【００２７】
図６は、本発明に従ったトランス−フィルタの異なる巻線の形成例を、拡大して斜視図で示したものである。
【００２８】
図７は、本発明に従った、集積されたトランス−フィルタを上から見た図である。
【００２９】
図６には、異なる巻線間の相互接続は示されていない。
【００３０】
図６の垂直方向上部の巻線が、端子ＵＮＢを規定する外側の終端を有する一次巻線１１と仮定する。スパイラルの中心側の終端３０は、ビア３５（図７）により、（下方のレベルと仮定される）第２のメタライゼーションレベルに接続され、そこには更にグラウンド面３２（図７）が形成される。ビア３５は、この第２の導電レベルに形成される第２の巻線１２の中心側の終端（電気的にはノード３０）を接続する。図７に示されているように、第２のレベルの巻線はグラウンド面３２の円形の開口部４０に形成される。ビア３５は（例えば上方の）第３のメタライゼーションレベルに向かって延びており、そこには中心のノード３０をグラウンド面３２に接続するための、構造の直径に従ったブリッジ３１が形成される。代替例として、ビア３５の延長以外の別のビアが供給される。ビア３３はブリッジ３１の終端を面３２に接続する。
【００３１】
巻線１２はその外側の終端を、同一のメタライゼーションレベルに形成されるキャパシタＣの第１の電極３４に接続する。キャパシタの他方の電極は、メタライゼーションレベルのグラウンド面３２に形成される。キャパシタの誘電体は、第１及び第２のメタライゼーションレベルを隔離する絶縁層（図示なし）により形成される。代替例として、キャパシタの２つの電極は第２、第３のレベル、または第１、第３のレベルに形成される。
【００３２】
第１の二次巻線１３は、巻線１１に結合されるべき巻線１２と同一のメタライゼーションレベルに形成される。その中心側の終端はビア３６、ブリッジ３１、及びビア３３によりグラウンド３２に接続される。巻線１３の外側の終端は端子ＢＡＬ１を規定する。巻線１２、１３は同一の導電レベルに形成されるようにインターディジタル結合される。最後に、第２の二次巻線１４は、巻線１１とインターディジタル結合することにより巻線１１と同一のメタライゼーションレベルに形成され、その外側の終端は端子ＢＡＬ２を規定する。ビア３６は巻線１３、１４の中心側の終端のための接続点として使用される。
【００３３】
本発明の全体の構造は、３つのメタライゼーションレベルに集積されることもあり、巻線にとっての適切な回転方向で、ビア及びブリッジは最小化することができ、構造の外側に向かって別の接点が突き出す。
【００３４】
図７に示されているように、モードスイッチングトランスの大きさは、長さがλ／４のインダクティブ巻線を有する従来のトランスの大きさに対応する。従って、本発明では、サイズを増すことなく、差動ローパスフィルタをモードスイッチングトランスに集積することが可能になる。
【００３５】
キャパシタＣに与えられる値は、除去フィルタに所望される遮断周波数に依存する。所与のインダクタンス値について、キャパシタンスが小さくなればなるほど、遮断周波数は高周波数方向になる。
【００３６】
実施形態の特別な例として、差動ローパスフィルタを有し、９００メガヘルツの周波数を中心とする周波数帯を対象とするモードスイッチングトランスについて、全ての巻線を同一のλ／４の長さにサイズ決めすることにより、約２ピコファラドのキャパシタは約１．８ギガヘルツの除去周波数を供給し、約０．５ピコファラドのキャパシタは約２．８ギガヘルツの除去周波数を供給する。
【００３７】
本発明の利点は、キャパシタＣの値を変えるだけで除去周波数が調整でき、インダクティブ巻線上に介入する必要がないことである。
【００３８】
本発明の別の利点は、フィルタとトランスの機能を単一の構造にまとめることにより、挿入損が従来の構造に比べ少なくなることである。
【００３９】
本発明の別の利点は、巻線が、λ／４セクションに維持される長さを備えるため、２つのパスであるＢＡＬ１とＢＡＬ２の間の振幅不均衡のパラメータ及び位相不均衡のパラメータが、従来のモードスイッチングトランスのものに従って残っていることである。
【００４０】
もちろん、本発明は、当業者なら充分思い付く可能性のあるさまざまな変更態様、変形態様、及び改良を備え得る。特に、異なるインダクティブ巻線に与えられる寸法及びキャパシタに与えられる値は、とりわけモードスイッチングトランスの所与の動作周波数に所望される除去周波数等の適用に依存する。更に、電子産業において現在使用されている技術を用いて、（例えばシリコン、ガラス等の）様々な基盤の上に集積回路を形成する本発明のトランスの製造は、当業者の能力の範囲内である。特に、メタライゼーションレベルに形成される本発明のトランスを同一の集積回路内の他の集積コンポーネントとの接続及びコンタクト回復のために更に用いることは、当業者の能力の範囲内の応用である。
【００４１】
このような変更態様、変形態様、及び改良は、この開示の一部であり、本発明の精神内及び範囲内である。従って、前述の説明は例示に過ぎず、限定を加えるものではない。本発明は、特許請求の範囲及びその均等範囲によってのみ規定される。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】従来の技術と、解決すべき課題を示したものである。
【図２】従来の技術と、解決すべき課題を示したものである。
【図３】従来の技術と、解決すべき課題を示したものである。
【図４】従来の技術と、解決すべき課題を示したものである。
【図５】本発明によるモードスイッチングトランスの実施形態の等価電気回路図を示したものである。
【図６】本発明によるモードスイッチングトランスのインダクティブ巻線の積層型の形成を示したものである。
【図７】本発明による集積されたトランスの上面図を示したものである。
【符号の説明】
【００４３】
１  モードスイッチングトランス（ＢＡＬＵＮ）
２、３、５  ローパスフィルタ（ＬＰＦ）
４  アンテナ
１１  第１の巻線
１２  第２の巻線
１３  第３の巻線
１４  第４の巻線
１５、１６  入出力端子
１７  第１のキャパシタ
１８  インダクタンス
１９、２０  キャパシタ
３０  接続点
３１  ブリッジ
３２  グラウンド面
３３、３５、３６  ビア
３４  キャパシタの第１の電極
４０  円形の開口部
ＢＡＬ１  第１の差動モードアクセス端子
ＢＡＬ２  第２の差動モードアクセス端子
Ｃ  キャパシタ
Ｏ  開放されたポート
ＵＮＢ  コモンモード入出力端子
【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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【外国語明細書】
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