(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の誘電体層を積層してなる積層体の誘電体層間にλ／２の長さの帯状の第１ストリップラインを形成し、前記誘電体層間とは異なる１つの誘電体層間にλ／４の長さの帯状の第２ストリップラインおよびλ／４の長さの帯状の第３ストリップラインを前記第１ストリップラインの長さ方向に沿って並べて配置するとともに、前記第１ストリップラインと前記第２ストリップラインおよび前記第３ストリップラインのそれぞれとが前記誘電体層を介して電磁界結合可能に対向してなる積層型バラントランスにおいて、前記第１ストリップラインの幅方向の中心線に対して、前記第２ストリップラインおよび前記第３ストリップラインの幅方向の中心線を前記積層体の平面視で一致しないように配置したことを特徴とする積層型バラントランス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、バラントランスに関し、特に例えば無線機等の高周波回路における伝送線路の平衡伝送信号及び不平衡伝送信号を相互に変換する為の信号変換器などに用いる積層型バラントランスに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話等の高周波回路では、近年、例えばＲＦアンプへの入力信号については耐ノイズ性能を向上させるため、平衡信号を使う機会が増えてきている。このとき、アンテナからの信号は不平衡信号であるため、バラントランスを用いて不平衡信号を平衡信号に相互変換しなければならない。
【０００３】
バラントランス９は、例えば、図６の等価回路に示すように３つの入出力端子２１、２２ａ、２２ｂと２つの部分からなるストリップライン２４ａ、２４ｂとストリップライン２５ａ、２５ｂを有する。そして、ストリップライン２４ａがストリップライン２５ａに、ストリップライン２４ａがストリップライン２５ｂに夫々電磁界結合可能に対向している。
【０００４】
このバラントランス９を用いて、ストリップライン２４ａ、２４ｂの信号及びストリップライン２５ａ、２５ｂの信号を相互に変換するためには、例えば、１つの入出力端子２１にストリップライン２４ａ、２４ｂが接続され、他の２つの入出力端子２２ａ、２２ｂにストリップライン２５ａ、２５ｂがそれぞれ接続される。そして、バラントランス９によって、ストリップライン２４ａ、２４ｂの信号がストリップライン２５ａ、２５ｂに取り出され、あるいは、ストリップライン２５ａ、２５ｂの信号がストリップライン２４ａ、２４ｂに取り出される。このとき、入力端子と出力端子間の挿入損失は０に近いほど良い。
【０００５】
一方、図７に誘電体層を積層してバラントランスを形成した積層型バラントランスの構造を示す。本構造としては、誘電体層２７ａ〜２７ｄが積層された積層体の誘電体層２７ｂの一方主面に一方が入力側の端子２１に接続され、他方が開放されたλ／２のストリップライン２４が、誘電体層２７ｃ他方主面に、一方がアース電極２３ａ、２３ｂに接続され、他方が出力側となるλ／４のストリップライン２５ａ及び２５ｂを形成し、アース電極２３ｂが第２ストリップライン５ａ及び第３ストリップライン５ｂと対面して形成している。
【０００６】
これにより、図６で示す等価回路のバラントランス９を形成している。このバラントランス９では、信号入力端子２１から信号が入力されると、ストリップライン２４ａの信号は電磁結合によりストリップライン２５ａに伝達され、外部電極２２ａから出力される。また、ストリップライン２４ｂの信号も電磁結合によりストリップライン２４ｂに伝達され、外部電極２２ｂから出力される。このとき、バラントランス９が形成される誘電体層２７ａ〜２７ｄの厚みは、外部電極２２ａ及び２２ｂから出力される信号のレベルが等しくなるように、適宜設定されている。このようにして、外部電極２２ａ及び２２ｂから出力される信号の位相は、レベルが等しく、互いに１８０度ずれたものになる。
【０００７】
このような積層型バラントランスでは携帯電話等において上側のアース電極２３ａによりストリップライン２４に入るノイズを遮断するように構成されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、携帯電話等の小型化に伴って、それに搭載される電子部品も小型化が要求されるため、小型の積層型バラントランスを用いるには、高誘電率の誘電体材料を用いてストリップライン長を短くする必要が生じている。
【０００９】
しかしながら、従来のガラスエポキシ材に代表される低誘電率材料では周波数のストリップライン長の短縮率が低く、小型化が困難となっていた。
【００１０】
そこで、セラミック材に代表される高誘電率材料が用いられる機会が増えているが、高誘電率材料を用いた場合にストリップライン同士やグランドとストリップライン間に形成される容量が強くなるため、通過帯域にリップル等が生じ、挿入損失が大きくなるという問題点を有していた。
【００１１】
本発明は上述の問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的はストリップライン間の結合レベルを最適な構造に設計することにより、小型の積層型バラントランスを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
これらの課題を達成するために本発明では、複数の誘電体層を積層してなる積層体の誘電体層間にλ／２の長さの帯状の第１ストリップラインを形成し、前記誘電体層間とは異なる１つの誘電体層間にλ／４の長さの帯状の第２ストリップラインおよびλ／４の長さの帯状の第３ストリップラインを前記第１ストリップラインの長さ方向に沿って並べて配置するとともに、前記第１ストリップラインと前記第２ストリップラインおよび前記第３ストリップラインのそれぞれとが前記誘電体層を介して電磁界結合可能に対向してなる積層型バラントランスにおいて、前記第１ストリップラインの幅方向の中心線に対して、前記第２ストリップラインおよび前記第３ストリップラインの幅方向の中心線を前記積層体の平面視で一致しないように配置したことを特徴とする積層型バラントランスを提供する。
【００１３】
【作用】
本発明によれば、積層型バラントランスは、第１ストリップラインの幅方向の中心線と、第２ストリップラインおよび第３ストリップラインの幅方向の中心線とが偏位するように配置したことより、第１ストリップラインの幅方向の中心線と、第２ストリップラインおよび第３ストリップラインの幅方向の中心線とを一致させた場合に比べてストリップライン間同士の容量結合を緩和させることができ、リップル等の発生をおさえ、挿入損失を少なくすることができる。
【００１４】
このようにして、ストリップライン間の結合レベルの調整を容易となるため、高誘率材料を誘電体層に用いてストリップライン長を短縮してもリップルを抑えた小型の積層型バラントランスを提供することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面により説明する。
【００１６】
図１はこの発明の積層型バラントランスの全体構造を示す斜視図、図２は図１に示す実施例の積層体の分解斜視図、図３は第2層と第3層の積層状態での上面からの透視図、図４は本発明のストリップラインを渦巻状にした積層型バラントランスの分解斜視図である。
【００１７】
本発明の積層型バラントランス８は、誘電体層７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄを順次積層した積層体７と、この積層体７の側面に図１に示すように、外部電極１ｂ、２ａ、２ｂ、１ｃ、１ｄが形成されてなる。外部電極１ｂは不平衡信号の外部入出力端子電極として、１ｃ、１ｄは平衡信号の外部入出力端子電極として、２ａ、２ｂは側面アース電極としてそれぞれ用いられる。詳しい構造を以下に示す。最上部の誘電体層７ａの上面である一方主面にアース電極３ａが形成され、このアース電極３ａは、最下部の誘電体層７ｄの一方主面に形成されたアース電極３ｂと、側面アース電極２ａ、２ｂによって接続されている。なお、この側面アース電極２ａ、２ｂは、積層体７の上面及び下面のアース電極３ａ、３ｂに接続される。
【００１８】
上から２番目の誘電体層７ｂの一方主面には、帯状の第１ストリップライン４が形成されている。第１ストリップライン４においてはその外側端部は誘電体層７ｂの側面側に引き出されて、そこに形成した不平衡信号の外部入出力端子電極１ｂと接続される。
【００１９】
上から３番目の誘電体層７ｃの一方主面には、帯状の第２ストリップライン５ａおよび第３ストリップライン５ｂが形成されている。なお、第２ストリップライン５ａおよび第３ストリップライン５ｂの一方の端部は側面側に引き出されて、そこに形成した側面アース電極２ａ、２ｂと接続される。また、第２ストリップライン５ａおよび第３ストリップライン５ｂの他方の端部は別の側面に引き出されて、そこに形成した平衡信号の外部入出力端子電極１ｃ、１ｄと接続される。
【００２０】
最下部の誘電体層７ｄの一方主面には、前述した平衡信号の外部入出力端子電極１ｃ、１ｄ、不平衡信号の外部入出力端子電極１ｂ、アース電極３ｂが形成されている。
【００２１】
上述のように構成された積層体７は誘電体の材質として誘電体セラミック材料と低温焼成を可能とする焼結助剤や低融点ガラス材料とから構成されている。具体的には、誘電体セラミック材料としては、例えば、ＢａＯ−ＴｉＯ2系、Ｃａ−ＴｉＯ2系、ＭｇＯ−ＴｉＯ2系等があり、前出の材料を使用すれば、誘電率が高いことにより、少ない面積でも充分な静電容量が得られるので、ストリップライン長を短縮でき、小型化に貢献できる。また、Ｑ値が高く、周波数に対する特性が顕著になる。焼結助剤としては、例えば、ＢｉＶＯ4、ＣｕＯ、Ｌｉ2Ｏ、Ｂ2Ｏ3等がある。誘電体層の１層厚みは５０〜３００μｍ程度を有している。
【００２２】
ここで第１ストリップライン４、第２ストリップライン５ａ、第３ストリップライン５ｂ、アース電極３ａ、３ｂ、側面アース電極２ａ、２ｂの電極材料としては導電体ペーストが用いられる。この導電性ペーストは導体材料とビヒクルとからなり、導体材料には特に導体抵抗値の低い材料が適しており、例えば、ＡｇやＣｕを主成分とする導体材料が望ましい。また、アース電極３ａ、３ｂ、側面アース電極２ａ、２ｂの場合、積層体７の電極表面を酸化などの腐食から保護するため、電極表面にメッキ処理をすることが望ましい。メッキ材料にはＡｕが一般的であるが、Ｎｉ等の中間メッキ層を形成してもよい。
【００２３】
これら誘電体層７ａ〜７ｄを積層し、焼成により得られた積層体７の表面をガラス、樹脂等でコーティングして積層型バラントランス８を得ることができる。
【００２４】
このような積層型バラントランス８の第１ストリップライン４は略λ／２の長さに、第２ストリップライン５ａおよび第３ストリップライン５ｂは略λ／４に設定されており、使用周波数域では略λ／４の共振状態になっている。
【００２５】
ここで、本発明の特徴部分は、第１ストリップライン４の幅方向の中心線に対して第２ストリップライン５ａおよび第３ストリップライン５ｂの幅方向の中心線が偏位するように配置している点である。ここで中心線が偏位するように配置するとは、中心線同士が積層体７の平面視で一致しないように配置することである。従って、例えば、第１ストリップライン４の中心線と第２ストリップライン５ａおよび第３ストリップライン５ｂの中心線とが全く重ならない場合以外に、交差する場合も含まれる。
【００２６】
また、ストリップラインの幅方向の中心線とは、ストリップラインの幅方向の中心を通る長手方向の線と定義する。
【００２７】
例えば、図３に誘電体層７ｂ、７ｃを上面から透視して見た透視図を示す。図によれば、第１ストリップライン４と第２ストリップライン５ａおよび第３ストリップライン５ｂの幅方向の中心線は距離Ｓだけずれている。この距離Ｓのずれにより各ストリップライン間の容量結合を緩和させることができる。この理由は、例えば、第１ストリップライン４の幅方向の中心線と第２ストリップライン５ａの幅方向の中心線とを一致させた場合には、容量結合が最大となっている。そして、これらの中心線を一致させないようにすると、対向するストリップライン間の容量結合が減少していく。従って、それぞれのストリップライン間同士で結合する容量結合を一致させたときに比べて緩和させることができるので、リップル等を抑えながら不平衡信号の外部入出力端子電極１ｂから出力される信号のレベルを調節して伝送特性を向上させることが容易になる。なお、第２ストリップライン５ａの中心線および第３ストリップライン５ｂの中心線は必ずしも一致させる必要はない。
【００２８】
さらには、図４に示すように、帯状の第１ストリップライン４と第２ストリップライン５ａと第３ストリップライン５ｂとは直線上に形成するのに限定されず、第１ストリップライン４と第２ストリップライン５ａと第３ストリップライン５ｂとをそれぞれ蛇行または渦巻状に形成してもよい。これによっても出力レベルを調節して向上させることが容易になる。
【００２９】
図２の構造の積層型バラントランスを作製して伝送特性をみる実験を行った。誘電体材料の比誘電率として１０．０のものを用い、積層体の大きさが縦２４ｍｍ×横１．１ｍｍ、厚さｔ＝０．３ｍｍの伝送特性を図５に示す。このとき、伝送特性の６ａは偏位量がＳ＝０の伝送特性で、６ｂは偏位量Ｓ＝１２０ｍｍの伝送特性である。図５から分るように、Ｓを０から１２０に変化させることによって、リップルが減少し、伝送特性が向上していることが分る。
【００３０】
【発明の効果】
以上のように、各誘電体層を介して対向するストリップラインの幅方向の中心線を平面視で偏位するように配置したので、ストリップライン間の結合レベルの調整を容易にし、リップル等の発生をおさえ、挿入損失の少ない積層型バラントランスを提供することが可能となる。
【００３１】
よって、ストリップライン長を短縮できる高誘電率材料での設計を可能にし、小型の積層型バラントランスを提供することができ、携帯電話等の高周波回路ひいては携帯電話を軽量小型化することに貢献する。
【００３２】
また、それぞれのストリップラインを蛇行または渦巻状に形成することにより、出力のレベルをさらに向上することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の積層型バラントランスの斜視図である。
【図２】  本発明の積層型バラントランスの分解斜視図である。
【図３】  本発明の積層型バラントランスの誘電体層１１ｂと１１ｃの上面からの透視図である。
【図４】  本発明の他積層型バラントランスの分解斜視図である。
【図５】  本発明の実施例の特性図である。
【図６】  バラントランスの等価回路図である
【図７】  従来の積層型バラントランスの分解斜視図である。
【符号の説明】
１ｂ              不平衡信号の外部入出力端子電極
１ｃ、１ｄ        平衡信号の外部入出力端子電極
２ａ、２ｂ        側面アース電極
３ａ、３ｂ        アース電極
４                第１ストリップライン
５ａ              第２ストリップライン
５ｂ              第３ストリップライン
６ａ、６ｂ        伝送特性
７                積層体
７ａ〜７ｄ        誘電体
８                積層型バラントランス
９                バラントランス
【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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