(57)【要約】【課題】低コストで汎用なバランを提供することができるようにする。【解決手段】ライン１３１の中央部Ｌ１１が所定のインダクタンスを有するコイルと等価になる。ライン１３２の端部Ｌ１２と端部Ｌ１３とが、それぞれ所定のインダクタンスを有するコイルと等価になる。ライン１３２の端部Ｌ１２と、ライン１３１の中央部Ｌ１１は、距離Ｋだけ離れて平行に形成されており、平行結合線路が形成されることになる。ライン１３３の右部Ｌ１４が所定のインダクタンスを有するコイルと等価になる。ライン１３３の右部Ｌ１４と、ライン１３２の端部Ｌ１３は、距離Ｊだけ離れて平行に形成されており、平行結合線路が形成されることになる。ライン１３１の端部Ｗ６とライン１３２の端部Ｌ１３とがワイヤ１４１により接続されている。【選択図】図４
2009004883.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
不平衡型の入出力信号を伝送する不平衡線路と平衡型の入出力信号を伝送する平衡線路とを相互変換するバランにおいて、
前記不平衡線路上の信号と、前記平衡線路上の信号を相互変換するための２つの平行結合線路を有し、
前記平行結合線路間を接続することにより構成される
バラン。
【請求項２】
信号ラインパターンを構成する第１の導体層と、
グランドパターンを構成する第２の導体層と、
前記第１の導体層と前記第２の導体層により挟まれた誘電体とからなるプリント基板として構成され、
前記２つの平行結合線路が、前記第１の導体層上のマイクロストリップラインとして形成されている
請求項１に記載のバラン。
【請求項３】
前記誘電体は、ガラスエポキシ材で構成される
請求項２に記載のバラン。
【請求項４】
前記２つの平行結合線路のうちの一方は、
不平衡型の入出力の端子と、平衡型の入出力の端子とを含むラインであって、前記マイクロストリップラインを構成する第１のラインの一部と、一端がビヤにより接地されたラインであって、前記マイクロストリップラインを構成する第２のラインの一部とにより構成され、
前記２つの平行結合線路のうちの他方は、
平衡型の入出力の端子を含み、一端がビヤにより接地されたラインであって、前記マイクロストリップラインを構成する第３のラインの一部と、前記第２のラインの一部とにより構成される
請求項２に記載のバラン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バランに関し、特に、低コストで汎用なバランを提供することができるようにするバランに関する。
【背景技術】
【０００２】
バランは、伝送線路を不平衡型から平衡型にあるいはその逆に変換する変成器として知られ、例えば通信システムにおける中継器の入出力端側に使用される。
【０００３】
例えば、高周波ＲＦ回路においては、二線式伝送線路を通じて供給される高周波ＲＦ信号を、パワーが等しく位相が１８０度ずれた別々の平衡信号に変換あるいは分割し、それらの別々の信号が別々の伝送路に沿って伝搬するのを可能にすることが一般的である。２つのワイヤから形成され、その一方が電気的グランドに接続されている二線式伝送線路（したがって、ＲＦ信号）は、グランドに関して不平衡であると見られるのに対して、後者の２つの伝送路（および２つの導出された信号）は、そのグランドに関して平衡であり、このような、不平衡信号から平衡信号へのこのような変換がバランにより行われている。
【０００４】
従来、バランは、フェライトコアに２本のより線を巻き付けるなどしてコイルのトランスを形成し、プリント基板上にそのトランスを取り付けて構成されていた。
【０００５】
しかしながら、フェライトコアを用いたバランでは、トランスの形成のためコアに電線を巻きつける工数や、ＰＣＢ基板に部品を実装する工数、立体的な構造による実装面積や体積の縮小に限界がある。
【０００６】
そこで、トランスを形成することなく、バランを構成することも提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−１３８０９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１の技術では、共振現象を利用して平衡、不平衡の変換を行っており、信号の波長に依存する構成となってしまい、広帯域の信号に対応できない。また、信号の波長に応じた線路を回路上に設ける必要があり、より回路を小型化することが困難である。
【０００９】
さらに、バランを構成する部分が接地導体を持たないため、マイクロストリップラインの伝送路との境界付近でインピーダンス不整合が起こり、入力信号が減衰する可能性がある。
【００１０】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、低コストで汎用なバランを提供することができるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一側面は、不平衡型の入出力信号を伝送する不平衡線路と平衡型の入出力信号を伝送する平衡線路とを相互変換するバランにおいて、前記不平衡線路上の信号と、前記平衡線路上の信号を相互変換するための２つの平行結合線路を有し、前記平行結合線路間を接続することにより構成されるバランである。
【００１２】
信号ラインパターンを構成する第１の導体層と、グランドパターンを構成する第２の導体層と、前記第１の導体層と前記第２の導体層により挟まれた誘電体とからなるプリント基板として構成され、前記２つの平行結合線路が、前記第１の導体層上のマイクロストリップラインとして形成されているようにすることができる。
【００１３】
前記誘電体は、ガラスエポキシ材で構成されるようにすることができる。
【００１４】
前記２つの平行結合線路のうちの一方は、不平衡型の入出力の端子と、平衡型の入出力の端子とを含むラインであって、前記マイクロストリップラインを構成する第１のラインの一部と、一端がビヤにより接地されたラインであって、前記マイクロストリップラインを構成する第２のラインの一部とにより構成され、前記２つの平行結合線路のうちの他方は、平衡型の入出力の端子を含み、一端がビヤにより接地されたラインであって、前記マイクロストリップラインを構成する第３のラインの一部と、前記第２のラインの一部とにより構成されるようにすることができる。
【００１５】
本発明の一側面においては、前記不平衡線路上の信号と、前記平衡線路上の信号を相互変換するための２つの平行結合線路間が接続されることによりバランが構成される。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、低コストで汎用なバランを提供することができるようにする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に本発明の実施の形態を説明するが、本発明の構成要件と、明細書または図面に記載の実施の形態との対応関係を例示すると、次のようになる。この記載は、本発明をサポートする実施の形態が、明細書または図面に記載されていることを確認するためのものである。従って、明細書または図面中には記載されているが、本発明の構成要件に対応する実施の形態として、ここには記載されていない実施の形態があったとしても、そのことは、その実施の形態が、その構成要件に対応するものではないことを意味するものではない。逆に、実施の形態が構成要件に対応するものとしてここに記載されていたとしても、そのことは、その実施の形態が、その構成要件以外の構成要件には対応しないものであることを意味するものでもない。
【００１８】
本発明の第１の側面のバランは、不平衡型の入出力信号を伝送する不平衡線路（例えば、図４の端子Ｃおよび図５の端子Ｇに接続される線路）と平衡型の入出力信号を伝送する平衡線路（例えば、図４の端子Ａおよび端子Ｂに接続される線路）とを相互変換するバランにおいて、前記不平衡線路上の信号と、前記平衡線路上の信号を相互変換するための２つの平行結合線路（例えば、図４のライン１３２の端部Ｌ１２と、ライン１３１の中央部Ｌ１１とによる平行結合線路、およびライン１３３の右部Ｌ１４と、ライン１３２の端部Ｌ１３とによる平行結合線路）を有し、前記平行結合線路間を接続することにより構成される。
【００１９】
このバランは、信号ラインパターンを構成する第１の導体層（例えば、図３の導体層１０１）と、グランドパターンを構成する第２の導体層（例えば、図３の導体層１０２）と、前記第１の導体層と前記第２の導体層により挟まれた誘電体（例えば、図３の誘電体１０３）とからなるプリント基板として構成され、前記２つの平行結合線路が、前記第１の導体層上のマイクロストリップラインとして形成されているようにすることができる。
【００２０】
このバランは、前記２つの平行結合線路のうちの一方が、不平衡型の入出力の端子（例えば、図４の端子Ｃ）と、平衡型の入出力の端子（例えば、図４の端子Ａ）とを含むラインであって、前記マイクロストリップラインを構成する第１のライン（例えば、図４のライン１３１）の一部と、一端がビヤにより接地されたラインであって、前記マイクロストリップラインを構成する第２のライン（例えば、図４のライン１３２）の一部とにより構成され、前記２つの平行結合線路のうちの他方は、平衡型の入出力の端子（例えば、図４の端子Ｂ）を含み、一端がビヤにより接地されたラインであって、前記マイクロストリップラインを構成する第３のライン（例えば、図４のライン１３３）の一部と、前記第２のライン（例えば、図４のライン１３２）の一部とにより構成されるようにすることができる。
【００２１】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【００２２】
最初にバランについて説明する。バランは、伝送線路を不平衡型から平衡型にあるいはその逆に変換する変成器として知られ、例えば通信システムにおける中継器の入出力端側に使用される。
【００２３】
例えば、高周波ＲＦ回路においては、二線式伝送線路を通じて供給される高周波ＲＦ信号を、パワーが等しく位相が１８０度ずれた別々の平衡信号に変換あるいは分割し、それらの別々の信号が別々の伝送路に沿って伝搬するのを可能にすることが一般的である。２つのワイヤから形成され、その一方が電気的グランドに接続されている二線式伝送線路（したがって、ＲＦ信号）は、グランドに関して不平衡であると見られるのに対して、後者の２つの伝送路（および２つの導出された信号）は、そのグランドに関して平衡であり、このような、不平衡信号から平衡信号への変換、または平行信号から不平衡信号への変換がバランにより行われている。
【００２４】
従来、バランは、フェライトコアに２本のより線を巻き付けるなどしてコイルのトランスを形成し、プリント基板上にそのトランスを取り付けて構成されていた。
【００２５】
図１は、巻き線（コイル）型トランスを用いたバランの回路の例を示す図である。
【００２６】
同図の回路１０においては、図中左側が平衡信号の入出力部分とされ、図中右側が不平衡信号の入出力部分とされる。また、同図の回路１０においては、コイルL1とコイルL2によりトランスが形成され、コイルL３とコイルL4によりトランスが形成されている。
【００２７】
回路１０の端子Aおよび端子Bは、それぞれ平衡信号の差動の端子とされ、端子Cは、不平衡信号の信号端子とされ、端子Gは、接地端子とされる。
【００２８】
例えば、不平衡信号の信号端子である端子Ｃから不平衡信号が入力された場合、コイルL1上を矢印２１で示される向きの電流が流れるものとすると、コイルL2には、矢印２２で示される向きに誘導電流が流れる。従って、コイルL３には、矢印２３で示される向きに電流が流れ、コイルL４には、矢印２４で示される向きに誘導電流が流れることになる。
【００２９】
これにより、端子Ｃから入力された信号が端子Aから出力されるとともに、端子Ｃから入力された信号とパワーが等しく位相が１８０度ずれた信号が端子Ｂから出力されることになる。
【００３０】
図１の回路におけるコイルの巻き線の向きを一部逆にしても、バランを構成することが可能である。
【００３１】
図２は、バランの回路の別の例を示す図である。同図は、コイルＬ１１とコイルＬ１２により形成されるトランスと、コイルＬ１３とコイルＬ１４により形成されるトランスとを用いて回路４０を構成している。
【００３２】
また同図において、結合線W１、結合線W２、および結合線W６は、それぞれ端子AとコイルL１１とを接続するワイヤ、端子ＢとコイルL１４とを接続するワイヤ、および端子ＣとコイルL１１とを接続するワイヤとされ、結合線Ｗ３と結合線Ｗ４は、それぞれコイルＬ１２の一端を接地させるワイヤと、コイルＬ１３の一端を接地させるワイヤとされる。結合線W５は、コイルＬ１２とコイルＬ１３とを接続するワイヤとされる。
【００３３】
図２の回路４０においては、図１の場合と同様に、図中左側が平衡信号の入出力部分とされ、図中右側が不平衡信号の入出力部分とされる。また、回路４０の場合も、やはり端子Aおよび端子Bは、それぞれ平衡信号の差動の端子とされ、端子Cは、不平衡信号の信号端子とされ、端子Gは、接地端子とされる。
【００３４】
図２の回路４０の場合、コイルＬ１２の巻き線の向きが、図１のコイルＬ２の場合と逆向きとされており、また、コイルＬ１３の巻き線の向きが、図１のコイルＬ３の場合と逆向きとされている。
【００３５】
従って、図２の回路４０の場合、例えば、不平衡信号の信号端子である端子Ｃから不平衡信号が入力された場合、コイルL１1上を矢印６１で示される向きの電流が流れるものとすると、コイルL１２には、矢印６２で示される向きに誘導電流が流れる。すなわち、コイルL１３には、矢印６３で示される向きに電流が流れ、コイルL１４には、矢印６４で示される向きに誘導電流が流れることになる。
【００３６】
これにより、回路４０の場合も、やはり端子Ｃから入力された信号が端子Aから出力されるとともに、端子Ｃから入力された信号とパワーが等しく位相が１８０度ずれた信号が端子Ｂから出力されることになる。このように、回路４０のバランによって、不平衡信号が平衡信号に変換される。
【００３７】
ここでは、不平衡信号が平衡信号に変換される場合について説明したが、回路４０のバランによって、平衡信号を不平衡信号に変換することも勿論可能である。
【００３８】
ところで、コイルを用いずに、電流を誘起させる方式として平行結合線路による方式がある。平行結合線路は、平行に設けられた１対（２本）の導電線の線路において、一方の線路に交流の電流が流れると、他方の線路には、その電流とは逆相の電流が誘起される。このとき、線路間の距離が充分に小さければ、ほとんど誘導損失がない。従って、平行結合線路をトランスとして用いることも可能である。
【００３９】
平行結合線路においては、一方の線路に交流の電流が流れると、他方の線路には、その電流とは逆相の電流が誘起されるので、図１の場合とコイルの巻き線方向を一部逆にすれば等価の回路となる。すなわち、図２の回路４０は、平行結合線路を用いたバランと等価の回路といえる。
【００４０】
平行結合線路は、例えば、マイクロストリップラインによって構成することも可能であり、マイクロストリップラインによって平行結合線路を構成すれば、小型のバランを、例えば、プリント基板のチップとして構成することも可能である。
【００４１】
図３乃至図５は、本発明を適用したバランの一実施の形態に係る構成例を示す図である。
【００４２】
このバラン１００は、図３に示されるように、誘電体１０３を導体層１０１と導体層１０２により挟んで形成されたＰＣＢプリント基板などとして構成される。同図の導体層１０２は、プリント基板上のグランドパターンとなり、導体層１０１がプリント基板上の信号ラインパターンとなっている。すなわち、本発明のバラン１００は、マイクロストリップラインとして構成されている。
【００４３】
導体層１０１および導体層１０２は、例えば、金や銅などの導体で構成され、誘電体１０３は、例えば、FR４などのガラスエポキシ材などで構成される。
【００４４】
図４は、図３の導体層１０１を図３の上方向から見た図であり、図５は、図３の導体層１０１を図３の下方向から見た図である。従って、図４は、プリント基板上の信号ラインパターンを示す図であり、図５は、プリント基板上のグランドパターンを示す図である。
【００４５】
上述したように、図２の回路４０は、図４および図５により構成される回路と等価である。従って、図４においては、図中左側が平衡信号の入出力部分とされ、図中右側が不平衡信号の入出力部分とされる。また、図４の場合も、やはり端子Aおよび端子Bは、それぞれ平衡信号の差動の端子とされ、端子Cは、不平衡信号の信号端子とされる。バラン１００において、図２の回路４０の端子Ｇに対応する接地端子は、図５の端子Gとして設けられている。
【００４６】
また、図４においてＬ１１乃至Ｌ１４で示される部分は、それぞれ回路４０のコイルＬ１１乃至コイルＬ１４に対応しており、図４においてＷ１乃至Ｗ６で示される部分は、それぞれ回路４０の結合線Ｗ１乃至結合線Ｗ６に対応している。
【００４７】
図４においては、基板上のパターンとしてライン１３１乃至ライン１３３が設けられている。
【００４８】
ライン１３１は、端子Ａおよび端子Ｃを含む直線状に形成されており、ライン１３１の中央部Ｌ１１が、ライン１３１の端部Ｗ１および端部Ｗ６より細い形状とされている。これにより、ライン１３１の中央部Ｌ１１が所定のインダクタンスを有するコイルと等価になる。
【００４９】
ライン１３２は、「コ」の字型に形成されており、ライン１３２の端部Ｌ１２と端部Ｌ１３は、ライン１３２の中央部W５より細い形状とされている。これにより、ライン１３２の端部Ｌ１２と端部Ｌ１３とが、それぞれ所定のインダクタンスを有するコイルと等価になる。また、ライン１３２の一端には、ビヤ１２１が設けられており、図５に示されるように、ビヤ１２１によりライン１３２が導体層１０２に接続されることで、ライン１３２の一端が接地されることになる。
【００５０】
図４のライン１３２の端部Ｌ１２は、ライン１３１の中央部Ｌ１１とほぼ同じ長さを有しており、ライン１３２の端部Ｌ１２と、ライン１３１の中央部Ｌ１１は、距離Ｋだけ離れて平行に形成されている。これにより平行結合線路が形成されることになる。なお、距離Kは、ライン１３２の端部Ｌ１２と、ライン１３１の中央部Ｌ１１とにより形成される平行結合線路において、一方の線路に交流の電流が流れて他方の線路に逆相の電流を誘起するとき、誘導損失がほぼ０となるような、充分小さい距離とされる。
【００５１】
ライン１３３は、端子Ｂを含む直線状に形成され、ライン１３３の右部Ｌ１４は、ライン１３３の左部Ｗ２より細い形状とされている。これにより、ライン１３３の右部Ｌ１４が所定のインダクタンスを有するコイルと等価になる。ライン１３３の一端には、ビヤ１２２が設けられており、図５に示されるように、ビヤ１２２によりライン１３３が導体層１０２に接続されることで、ライン１３３の一端が接地されることになる。
【００５２】
図４のライン１３３の右部Ｌ１４は、ライン１３２の端部Ｌ１３とほぼ同じ長さを有しており、ライン１３３の右部Ｌ１４と、ライン１３２の端部Ｌ１３は、距離Ｊだけ離れて平行に形成されている。これにより平行結合線路が形成されることになる。なお、距離Ｊは、ライン１３３の右部Ｌ１４と、ライン１３２の端部Ｌ１３とにより形成される平行結合線路において、一方の線路に交流の電流が流れて他方の線路に逆相の電流を誘起するとき、誘導損失がほぼ０となるような、充分小さい距離とされる。
【００５３】
また、図４において、ライン１３１の端部Ｗ６とライン１３２の端部Ｌ１３とがワイヤ１４１により接続されている。
【００５４】
上述したように、ライン１３２の端部Ｌ１２と、ライン１３１の中央部Ｌ１１とにより平行結合線路が形成され、ライン１３３の右部Ｌ１４と、ライン１３２の端部Ｌ１３とにより平行結合線路が形成されているので、図２のコイルＬ１１とコイルＬ１２によるトランス、およびコイルＬ１３とコイルＬ１４によるトランスと同様に電流を誘起させることが可能となる。従って、図３乃至図５を参照して上述したバラン１００においても、図２の回路４０の場合と同様に、やはり端子Ｃから入力された信号がＡ端子から出力されるとともに、端子Ｃから入力された信号とパワーが等しく位相が１８０度ずれた信号が端子Ｂから出力されることになる。
【００５５】
このように、バラン１００によって、図２の回路４０の場合と同様に、不平衡信号が平衡信号に変換される。
【００５６】
ここでは、不平衡信号が平衡信号に変換される場合について説明したが、バラン１００によって、平衡信号を不平衡信号に変換することも勿論可能である。
【００５７】
このように、本発明によれば、コイルを用いた場合と同様に動作するバランであって、マイクロストリップラインとして構成されたバランを提供することが可能となる。
【００５８】
本発明のバラン１００は、フェライトコアを用いたバランなどの場合と異なり、トランスの形成のためコアに電線を巻きつける工数や、ＰＣＢ基板に部品を実装する工数が不要となり、製造コストを抑制することが可能となる他、実装面積や体積の縮小を図ることも可能となる。
【００５９】
また、本発明のバラン１００は、共振現象を利用して平衡、不平衡の変換を行うものではないので、信号の波長に依存しない構成となり、広帯域の信号にも対応でき、さらに、信号の波長に応じた線路を回路上に設ける必要がないので、より回路を小型化することも可能である。
【００６０】
また、本発明のバラン１００は、ビヤ１２１とビヤ１２２によりライン１３２の端部Ｌ１２と、ライン１３３の右部Ｌ１４を接地させるようにしたので、インピーダンス不整合などが発生せず、その結果、入力信号の減衰などが抑止される。
【００６１】
さらに、本発明のバラン１００は、平行結合線路を用いているので、プリント基板上の信号ラインパターンとして図４に示されるものだけを用意すれば足り、製造コストをさらに抑制することが可能になるとともに、導体層１０１、導体層１０２、および誘電体１０３の３層のみで構成できるので、プリント基板の厚みを小さくすることも可能となる。また、平行結合線路は、導体層１０１上にのみ形成されているので、誘電体１０３として用いられる材料の導電率などの制約がなく、通常のプリント基板に用いられているFR4などを誘電体１０３として利用することが可能となる。
【００６２】
その結果、本発明によれば、より汎用なバランを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】巻き線型トランスを用いたバランの回路の例を示す図である。
【図２】巻き線型トランスを用いたバランの回路の別の例を示す図である。
【図３】本発明のバランの構成を示す図である。
【図４】図３のバランを図中上方向から見た図である。
【図５】図３のバランを図中下方向から見た図である。
【符号の説明】
【００６４】
１００  バラン，  １０１  導体層，  １０２  導体層，  １０３  誘電体，  １２１  ビヤ，  １２２  ビヤ
【図１】
2009004883.tif 000003
【図２】
2009004883.tif 000004
【図３】
2009004883.tif 000005
【図４】
2009004883.tif 000006
【図５】
2009004883.tif 000007