(57)【要約】【課題】  通過損失の小さいマーチャントバランを提供する。【解決手段】  動作周波数が半波長の第一線路１１と、動作周波数が四分の一波長の第二線路１２、第三線路１３を有するマーチャントバランであって、第一線路１１の厚みは、両端部１１−ａ，１１−ｂより中央部１１−ｃが厚く、第二線路１２の厚みは、一端部１２−ａより他端部１２−ｂが厚く、第三線路１３の厚みは、一端部１３−ａより他端部１３−ｂが厚いことを特徴とする。【選択図】  図２
2009246880.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単相信号を差動信号に、または差動信号を単相信号に変換するマーチャントバランであって、
単相信号を入力または出力する第１端と、開放端である第２端とを有し、長さが動作周波数の略半波長である第一線路と、
それぞれが、差動信号を出力または入力する第３端と、グランドに接地される第４端とを有し、長さが動作周波数の略四分の一波長の第二および第三線路と、を備え
前記第二および第三線路は、前記第一線路と略平行であり、前記第３端同士が所定の間隙を持つように近接して配置され、
前記第一線路の厚みは、前記第１端および第２端に比べ中央部がより厚く、
前記第二および第三線路の厚みは、前記第３端に比べ前記第４端がより厚い
ことを特徴とするマーチャントバラン。
【請求項２】
前記第一線路、前記第二および第三線路は、前記グランドとそれぞれ対向しており、
前記第1端と前記グランドとの間の距離は、前記中央部と前記グランドとの距離よりも大きく、
前記第３端と前記グランドとの距離は、前記第４端と前記グランドとの距離より大きい
ことを特徴とする請求項１に記載するマーチャントバラン。
【請求項３】
前記第一乃至第三線路の、前記グランドから最も離れた面と、前記グランドとの間の距離は、略一定であることを特徴とする請求項２に記載するマーチャントバラン。
【請求項４】
前記第一線路の、前記グランドから最も離れた面と、前記グランドとの間の距離は、前記両端部と比較して前記中央部が短く、
前記第二および第三線路の、前記グランドから最も離れた面と、前記グランドとの間の距離は、前記第３端と比較して前記第４端が短い
ことを特徴とする請求項１に記載するマーチャントバラン。
【請求項５】
前記第一乃至第三線路の、前記グランドと対向する面と、前記グランドとの間の距離は、略一定であることを特徴とする請求項４に記載するマーチャントバラン。
【請求項６】
前記第一乃至第三線路は、厚み方向に積層された、長さの異なる複数の線路を有することを特徴とする請求項１に記載するマーチャントバラン。
【請求項７】
前記第一線路は、前記両端部から前記中央部に近づくにつれて厚みを増し、
前記第二および第三線路は、前記第３端から前記第４端に近づくにつれて厚みを増す
ことを特徴とする請求項１に記載するマーチャントバラン。
【請求項８】
前記第一線路は、前記両端部と比較して前記中央部の幅が広く、
前記第二および第三線路は、前記第３端と比較して前記第４端の幅が広い
ことを特徴とする請求項１に記載するマーチャントバラン。
【請求項９】
前記第一乃至第三線路は、幅方向に並べられた長さの異なる複数の線路を有することを特徴とする請求項８に記載するマーチャントバラン。
【請求項１０】
前記第一線路は、前記両端部から前記中央部に近づくにつれて幅が広がり、
前記第二および第三線路は、前記第３端から前記第４端に近づくにつれて幅が広がる
ことを特徴とする請求項８に記載する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】
一般に、高周波回路では、単相信号を処理する単相回路と、差動信号を処理する差動回路とが併用される。単相信号を差動信号へ、あるいは差動信号を単相信号へ変換する変換素子としてバランが用いられる。
【０００３】
バランの一種として、マーチャントバランが知られている（例えば、特許文献１参照。）。マーチャントバランは、電磁界結合を用いたバランであり、他のバランと比較すると構成が単純で素子の通過損失が小さいという特徴があり、高周波回路への応用が期待されている。
【特許文献１】特開２０００−１８３６０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したマーチャントバランは、動作周波数の半波長の長さを有する線路、四分の一波長の長さを有する線路で構成される。線路は、配線メタルで構成されている。配線メタルに電流が流れると、不要の抵抗が発生し、線路に損失が発生することが知られている。
【０００５】
特に高周波回路では、線路で発生する抵抗が無視できなくなり、通過損失が大きくなるという問題が発生する。
【０００６】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、通過損失の小さいマーチャントバラン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】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明のマーチャントバランは、単相信号を差動信号に、または差動信号を単相信号に変換するマーチャントバランであって、単相信号を入力または出力する第１端と、開放端である第２端とを有し、長さが動作周波数の略半波長である第一線路と、それぞれが、差動信号を出力または入力する第３端と、グランドに接地される第４端とを有し、長さが動作周波数の略四分の一波長の第二および第三線路と、を備え、前記第二および第三線路は、前記第一線路と略平行であり、前記第３端同士が所定の間隙を持つように近接して配置され、前記第一線路の厚みは、前記第１端および第２端に比べ中央部がより厚く、前記第二および第三線路の厚みは、前記第３端に比べ前記第４端がより厚いことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によると、通過損失の小さいマーチャントバランを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施例を、図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００１０】
図１は、本発明の第１の実施例に係るマーチャントバランを示す回路図である。本実施例では、単相信号を差動信号に変換するマーチャントバランについて説明するが、入力端子と出力端子を入れ替えると、差動信号を単相信号に変換することもできる。
【００１１】
図１に示すマーチャントバランは、動作周波数の約半波長の長さを有する第一線路１１と、動作周波数の約四分の一波長の長さを有する第二線路１２及び第三線路１３と、第一線路の一端部に接続された入力端子１４と、第二線路１２の一端部に接続された出力端子１５と、第三線路１３の一端部に接続された出力端子１６と、を有している。出力端子１５，１６は、対で差動の出力端子として動作する。
【００１２】
図２を用いて、各線路の詳細について説明する。図２（ａ）は、本実施例に係るマーチャントバランを積層方向からみた上面図である。ここで、積層方向とは、線路を積層していく方向を指し、グランドに対して略垂直な方向を意味する。なお、入力端子１４、出力端子１５，１６については省略している。
【００１３】
図２（ａ）、（ｂ）に、第一線路１１の上面図および断面図を示す。図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−‘Ａにおけるマーチャントバランの断面図である。
【００１４】
第一線路１１は、配線メタルで構成される。第一線路１１は、数〜数十μｍの幅と数μｍの厚みを有する。第一線路１１の長さは、動作周波数の半波長程度である。ここで、動作周波数とは、本実施例に係るマーチャントバランが変換できる単相／差動信号の周波数を指す。具体的には、入力端子１４に入力される単相信号の周波数を指す。
【００１５】
第一線路１１は、グランド１７と略平行に設けられている。第一線路１１は、グランド１７から最も離れた面Ｓ１と、グランド１７と対向する面Ｓ２を有している。ここで、後述するように第一線路１１が複数の線路を積層した構成となっている場合、面Ｓ１は、グランドから最も離れた線路（最も長い線路）の、他の線路と接していない面である。面Ｓ２は、積層された複数の線路の、他の線路と接している面であって、他の線路によって隠れていない部分を指す。また、一端部１１−ａが入力端子１４に接続され（図示せず）、他端部１１−ｂが開放されている。
【００１６】
さらに、第一線路１１は、厚みが一定ではなく、両端部１１−ａ、１１−ｂに比べ中央部１１−ｃの方が厚くなっている。すなわち、グランド１７と、グランド１７と対向する面Ｓ２との間の距離を、一端部１１−ａと中央部１１−ｃとで比較すると、一端部１１−ａとグランド１７との間の距離Ｌ１より、中央部１１−ｂとグランド１７との間の距離Ｌ２の方が短くなっている（Ｌ１＞Ｌ２）。
【００１７】
一方、グランド１７と、グランド１７から最も離れた面Ｓ１との間の距離を、一端部１１−ａと中央部１１−ｃとで比較すると、一端部１１−ａとグランド１７との間の距離‘Ｌ１と、中央部１１−ｂとグランド１７との間の距離‘Ｌ２とはほぼ等しい（‘Ｌ１≒‘Ｌ２）。これは、例えば図２（ｂ）に示すように、複数の線路を長さが短い順にグランドから厚み方向（積層方向）に積層することで実現できる。このように、複数の線路を積層することで、第一線路１１は、中央部１１−ｃが最も厚いテーパーを有する。
【００１８】
図２（ａ）、（ｃ）に、第二線路１２、第三線路１３の上面図および断面図を示す。図２（ｃ）は、図２（ａ）のＢ−‘Ｂにおけるマーチャントバランの断面図である。
【００１９】
第二線路１２および第三線路１３は、配線メタルで構成される。第二線路１２、第三線路１３は、数〜数十μｍの幅と、数μｍの厚みを有する。第二線路１２、第三線路１３の長さは、動作周波数の四分の一波長程度である。
【００２０】
第二線路１２、第三線路１３は、グランド１７、第一線路１１とそれぞれ略平行になるよう設けられている。また、第二線路１２と第三線路１３は、同一直線上に設けられている。第二線路１２、第三線路１３は、グランド１７から最も離れた面‘Ｓ１と、グランド１７と対向する面‘Ｓ１２をそれぞれ有している。ここで、後述するように第二線路１２、第三線路１３が複数の線路を積層した構成となっている場合、面‘Ｓ１は、グランドから最も離れた線路（最も長い線路）の、他の線路と接していない面である。面‘Ｓ２は、積層された複数の線路の、他の線路と接している面であって、他の線路によって隠れていない部分を指す。
【００２１】
第二線路１２の一端部１２−ａと第三線路１３の一端部１３−ａは、それぞれが出力端子１５，１６に接続されている（図示せず）。また、第二線路１２の一端部１２−ａと第三線路１３の一端部１３−ａは、間隙をはさんで互いが近接するように配置されている。この間隙は、約０．数μｍから十数μｍの幅を有する。第二線路１２の他端部１２−ｂと第三線路１３の他端部１３−ｂは、それぞれグランド１７に接地されている（図示せず）。これは、例えば他端部１２−ｂ、１３−ｂにスルーホールを設け、第二線路１２または第三線路１３とグランド１７とを短絡させることで実現できる。
【００２２】
さらに、第二線路１２は、厚みが一定ではなく、一端部１２−ａに比べ、他端部１２−ｂの方が厚くなっている。すなわち、グランド１７と、グランド１７と対向する面‘Ｓ２との距離を、一端部１２−ａと他端部１２−ｂとで比較すると、一端部１２−ａとグランド１７との間の距離Ｌ３より、他端部１２−ｂとグランド１７との間の距離Ｌ４の方が短くなっている（Ｌ３＞Ｌ４）。
【００２３】
一方、グランド１７と、グランド１７から最も離れた面‘Ｓ１との間の距離を、一端部１２−ａと他端部１２−ｂとで比較すると、一端部１２−ａとグランド１７との間の距離‘Ｌ３と、他端部１２−ｂとグランド１７との間の距離‘Ｌ４とはほぼ等しい（‘Ｌ３≒‘Ｌ４）。これは、例えば、図２（ｃ）で示すように、複数の線路を長さが短い順にグランドから厚み方向（積層方向）に積層することで実現できる。このように、複数の線路を積層することで、第二線路１２は、他端部１２−ｂが最も厚いテーパーを有する。
【００２４】
なお、第三線路１３も第二線路と同様の構成をしている。第三線路１３も第二線路と同様、他端部１３−ｂが最も厚いテーパーを有する。
【００２５】
続いて、本実施例に係るマーチャントバランの動作原理を説明する。図１に示すマーチャントバランは、入力端子１４から入力される単相信号を差動信号に変換し、出力端子１５，１６から出力する。
【００２６】
入力端子１４から入力された単相信号は、第一線路１１から電磁界結合によって第二線路１２、第三線路１３へと流れる。このとき、第二線路１２と第三線路１３に流れる電流がそれぞれ逆相になるように第二線路１２と第三線路１３を配置しているため、単相信号が差動信号へと変換される。変換された差動信号は、出力端子１５，１６から出力される。第二線路１２と第三線路１３とに流れる信号がそれぞれ逆相になるのは、出力端子１５，１６が接続される一端部１２−ａ，１３−ａ同士が、グランド１７に接地されている他端部１２−ｂ，１３−ｂ同士より近接するよう配置されているためである。すなわち、第二線路１２と第三線路１３は、間隙をはさんで対称に配置されているため、第二線路１２と第三線路１３とに流れる信号がそれぞれ逆相になる。
【００２７】
ここで、本実施例に係るマーチャントバランの通過損失が小さくなる原理について説明する。
【００２８】
第一線路１１、第二線路１２、第三線路１３にはそれぞれ電流が流れるが、電流分布は一様ではない。第一線路１１は、他端部１１−ｂが開放された半波長の線路である。したがって、開放端である両端部１１−ａ，１１−ｂで電流が流れにくく、中央部１１−ｃに近づくほど大きな電流が流れる。
【００２９】
線路の厚みが一定だと、大きな電流が流れるほど不要な抵抗が発生し、線路に損失が発生する。不要な抵抗の抵抗値は、流れる電流の大きさによって変化する。中央部１１−ｃが一番抵抗値が大きく両端部１１−ａ，１１−ｂの抵抗値が小さくなる。そこで、第一線路１１では、大きな電流が流れる中央部１１−ｃほど厚く、電流が流れにくい両端部１１−ａ，１１−ｂほど薄くなるように構成している。電流が一定の場合、抵抗値は、線路の断面積によって変化し、断面積が大きいほど抵抗値は小さくなる。大きな電流が流れる中央部１１−ｃほど第一線路１１の断面積が大きくなるよう線路の厚みを変えることで、第一線路１１に発生する不要な抵抗を抑制する。
【００３０】
第二線路１２は、他端部１２−ｂが短絡された四分の一波長の線路である。したがって、他端部１２−ｂでは大きな電流が流れ、一端部１２−ａでは電流が流れにくくなる。第一線路１１と同様に、厚みが一定だと、不要な抵抗が発生するため、大きな電流が流れる他端部１２−ｂになるほど、一端部１２−ａより厚みが大きくなるようにする。これにより、第二線路１２に発生する不要な抵抗を抑制する。なお、第三線路１３は、第二線路１２と同様の原理であるため説明を省略する。
【００３１】
図３を用いて、本実施例に係るマーチャントバランと、線路の厚みが一定である従来のマーチャントバランの特性を比較したシミュレーション結果について説明する。
【００３２】
本実施例に係るマーチャントバランは、各線路を三層積層して厚みを変化させた。第一線路１１は、グランド側から４００μｍ、８００μｍ、１２００μｍの線路が積層されている。第二線路１２、第三線路１３は、グランド側から２００μｍ、４００μｍ、６００μｍの線路が積層されている。それ以外の構成は、図１、図２に示すマーチャントバランと同様である。
【００３３】
線路の厚みが一定である従来のマーチャントバランは、各線路を１層のみ積層している。それ以外の構成は、図１に示すマーチャントバランと同様である。従来のマーチャントバランの第一線路を、１２００μｍとし、第二、第三線路を、６００μｍとして、シミュレーションを行った。
【００３４】
図３に、上述したマーチャントバランを用いたシミュレーション結果を示す。シミュレーションでは、第一線路の特性インピーダンスを５０Ω、第二、第三線路の相対的な特性インピーダンスを１００Ωとしている。
【００３５】
図３に示すように、本実施例に係るマーチャントバランは、通過が−３．７４１ｄＢである。厚みが一定であるマーチャントバランの通過は、−４．７５０ｄBである。ここで、通過とは、入力端から出力端に信号が流れるときの流れやすさを意味する。通過の値が小さいほど通過損失が小さく、入力端に入力した信号の電力が損失せずに出力端から出力される。
【００３６】
本実施例に係るマーチャントバランは、厚みが一定であるマーチャントバランと比較して１ｄB程度、通過が小さい。これより、本実施例に係るマーチャントバランは、厚みが一定であるマーチャントバランより通過損失が小さいことがわかる。
【００３７】
また、入力反射が最小となる周波数は、本実施例に係るマーチャントバランが６６ＧＨｚ、厚みが一定のマーチャントバランが５７ＧＨｚである。これは、シミュレーション時に各マーチャントバランを動作させた周波数、すなわち動作周波数である。なお、最小の入力反射は、本実施例に係るマーチャントバランが−１９．８４ｄＢ、厚みが一定のマーチャントバランが−２５．１８３ｄＢである。一般に、入力反射は、−１０ｄＢ程度であれば、高周波回路として十分に用いることができる。
【００３８】
以上のように第一の実施例によれば、線路の厚みを変化させることで、線路に発生する不要な抵抗を抑制し、通過損失の小さいマーチャントバランを実現することができる。また、各線路にテーパーを設けるために、長さの異なる線路を積層することで、線路の特性インピーダンスをほぼ一定にすることができる。線路の特性インピーダンスは、線路の幅や、線路とグランドとの間の距離によって変化する。さらに線路とグランドとの間の距離が離れていることが望ましい。そこで、本実施例の線路のように、テーパーを階段状に設けることで、逆三角形のようななだらかなテーパーを設けた場合に比べ、線路とグランドとの間の距離の変化を小さくし、線路とグランドとの間の距離がなるべく離れるようにすることが可能となる。まだ、線路を積層すればよいので、実装も容易である。もちろん、線路のテーパーをなだらかにしても、線路に発生する不要な抵抗を抑制することは可能である。
【実施例２】
【００３９】
図４を用いて、第２の実施例に係るマーチャントバランを説明する。第２の実施例に係るマーチャントバランは、各線路の厚み以外は、第１の実施例に係るマーチャントバランと同じ構成及び動作原理であるため、同一の構成要素には同一符号を付し、説明を省略する。
【００４０】
第一線路２１は、グランド１７から最も離れた面Ｓ２１と、グランド１７と対向する面Ｓ２２を有している。ここで、後述するように、第一線路２１が複数の線路を積層した構成となっている場合、面Ｓ２１、面Ｓ２２は、いずれも積層された複数の線路の、他の線路と接しておりかつ他の線路によって隠れていない部分を指す。
【００４１】
第一線路２１は、厚みが一定でなく、両端部２１−ａ、２１−ｂに比べ中央部２１−ｃが厚くなっている点では、第１の実施例に係る第一線路１１と同じである。しかしながら、第一線路１１は、グランド１７と、グランド１７から最も離れた面Ｓ１との間の距離がほぼ一定であるのに対し、第一線路２１は、グランド１７と、面Ｓ２１との間の距離が変化する。
【００４２】
すなわち、グランド１７と、グランド１７から最も離れた面Ｓ２２との間の距離を、一端部２１−ａと中央部２１−ｃとで比較すると、一端部２１−ａとグランド１７との間の距離‘Ｌ２１は、中央部２１−ｃとグランド１７との間の距離‘Ｌ２２との距離より短い（‘Ｌ２１＜‘Ｌ２２）。
【００４３】
これは、例えば、図２（ａ）に示すように、長さの異なる複数の線路を積層することで実現できる。このとき、グランド側から順に短い線路を積層し、徐々に長い線路を積層した後に、徐々に短い線路を積層していく。このように、複数の線路を積層することで、第一線路２１に、中央部２１−ｃが最も厚いテーパーを設けることができる。
【００４４】
第二線路２２、第三線路２３は、グランド１７から最も離れた面‘Ｓ２１と、グランド１７と対向する面‘Ｓ２２をそれぞれ有している。ここで、後述するように、第二線路２２、第三線路２３が複数の線路を積層した構成となっている場合、面‘Ｓ２１、面‘Ｓ２２は、いずれも積層された複数の線路の、他の線路と接しておりかつ他の線路によって隠れていない部分を指す。
【００４５】
第二線路２２は、厚みが一定でなく、一端部２２−ａに比べ他端部２２−ｂが厚くなっている点では、第１の実施例に係る第二線路１２と同じである。しかしながら、第二線路１２は、グランド１７と、グランド１７から最も離れた面‘Ｓ１との間の距離がほぼ一定であるのに対し、第二線路２２は、グランド１７と、面‘Ｓ２１との間の距離が変化する。
【００４６】
すなわち、グランド１７と、グランド１７から最も離れた面‘Ｓ２１との間の距離を、一端部２２−ａと中央部２２−ｃとで比較すると、一端部２２−ａとグランド１７との間の距離‘Ｌ２３は、中央部２２−ｃとグランド１７との間の距離‘Ｌ２４との距離より短い（‘Ｌ２３＜‘Ｌ２４）。
【００４７】
これは、例えば、図２（ｂ）に示すように、長さの異なる複数の線路を積層することで実現できる。このとき、グランド側から順に短い線路を積層し、徐々に長い線路を積層した後に、徐々に短い線路を積層していく。このように、複数の線路を積層することで、第二線路２２に、中央部２２−ｃが最も厚いテーパーを設けることができる。なお、第三線路２３は、第二線路２２と同様の厚みを有しているため、説明を省略する。
【００４８】
以上のように第二の実施例によれば、線路の厚みを変化させることで、線路に発生する不要な抵抗を抑制し、通過損失の小さいマーチャントバランを実現することができる。また、各線路にテーパーを設けるために、長さの異なる線路を積層することで、線路の特性インピーダンスをほぼ一定にすることができる。
【実施例３】
【００４９】
図５を用いて、第３の実施例に係るマーチャントバランを説明する。第３の実施例に係るマーチャントバランは、各線路の厚み以外は、第１の実施例に係るマーチャントバランと同じ構成及び動作原理であるため、同一の構成要素には同一符号を付し、説明を省略する。
【００５０】
第一線路３１は、グランド１７から最も離れた面Ｓ３１と、グランド１７と対向する面Ｓ３２を有している。ここで、後述するように、第一線路２１が複数の線路を積層した構成となっている場合、面Ｓ３１は、積層された複数の線路の、他の線路と接しておりかつ他の線路によって隠れていない部分を指す。面Ｓ３２は、グランドに最も近い線路（最も長い線路）の、他の線路と接していない面である。
【００５１】
第一線路３１は、厚みが一定でなく、両端部３１−ａ、３１−ｂに比べ中央部３１−ｃが厚くなっている点では、第１の実施例に係る第一線路１１と同じである。しかしながら、第一線路１１は、グランド１７と、グランド１７から最も離れた面Ｓ１との間の距離がほぼ一定であるのに対し、第一線路３１は、グランド１７と、面Ｓ３２との間の距離がほぼ一定である。
【００５２】
すなわち、グランド１７と、グランド１７から最も離れた面Ｓ３１との間の距離を、一端部３１−ａと中央部３１−ｃとで比較すると、一端部３１−ａとグランド１７との間の距離‘Ｌ３１は、中央部３１−ｃとグランド１７との間の距離‘Ｌ３２との距離より短い（‘Ｌ３１＜‘Ｌ３２）。
【００５３】
一方、グランド１７と、グランド１７に最も近い面Ｓ３２との間の距離を、一端部３１−ａと中央部３１−ｃとで比較すると、一端部３１−ａとグランド１７との間の距離Ｌ３１と、中央部３１−ｃとグランド１７との間の距離Ｌ３２とはほぼ等しい（Ｌ３１≒Ｌ３２）。これは、例えば図２（ｂ）に示すように、複数の線路を長さが長い順に厚み方向に積層することで実現できる。このように、複数の線路を積層することで、第一線路３１は、中央部３１−ｃが最も厚いテーパーを有する。
【００５４】
第二線路３２、第三線路３３は、グランド１７から最も離れた面‘Ｓ３１と、グランド１７と対向する面‘Ｓ３２をそれぞれ有している。ここで、後述するように、第二線路３２、第三線路３３が複数の線路を積層した構成となっている場合、面‘Ｓ３１は、積層された複数の線路の、他の線路と接しておりかつ他の線路によって隠れていない部分を指す。面‘Ｓ３２は、グランドに最も近い線路（最も長い線路）の、他の線路と接していない面である。
【００５５】
第二線路３２は、厚みが一定でなく、一端部３２−ａに比べ他端部３２−ｂが厚くなっている点では、第１の実施例に係る第一線路１１と同じである。しかしながら、第一線路１１は、グランド１７と、グランド１７から最も離れた面‘Ｓ１との間の距離がほぼ一定であるのに対し、第二線路３２は、グランド１７と、面‘Ｓ３２との間の距離がほぼ一定である。
【００５６】
すなわち、グランド１７と、グランド１７から最も離れた面‘Ｓ３１との間の距離を、一端部３２−ａと他端部３２−ｂとで比較すると、一端部３２−ａとグランド１７との間の距離Ｌ３３は、他端部３２−ｂとグランド１７との間の距離Ｌ３４との距離より短い（Ｌ３３＜Ｌ３４）。
【００５７】
一方、グランド１７と、グランド１７に最も近い面‘Ｓ３２との間の距離を、一端部３２−ａと他端部３２−ｂとで比較すると、一端部３２−ａとグランド１７との間の距離‘Ｌ３３と、他端部３２−ｂとグランド１７との間の距離‘Ｌ３４とはほぼ等しい（‘Ｌ３３≒‘Ｌ３４）。これは、例えば図２（ｃ）に示すように、複数の線路を長さが長い順に厚み方向に積層することで実現できる。このように、複数の線路を積層することで、第二線路３２は、他端部３２−ｂが最も厚いテーパーを有する。なお、第三線路３３は、第二線路３２と同様の厚みを有しているため、説明を省略する。
【００５８】
以上のように第三の実施例によれば、線路の厚みを変化させることで、線路に発生する不要な抵抗を抑制し、通過損失の小さいマーチャントバランを実現することができる。また、各線路にテーパーを設けるために、長さの異なる線路を積層することで、線路の特性インピーダンスをほぼ一定にすることができる。特性インピーダンスは、上述したように線路とグランドとの間の距離によって変化し、この距離が離れていることが望ましい。本実施例のように、グランド１７に最も近い線路の長さを最も長くすることで、グランド１７と線路との距離を一定に保つことができるため、線路の特性インピーダンスを、線路の厚みが一定の従来のマーチャントバランとほぼ同様にできる。
【実施例４】
【００５９】
図６を用いて、第３の実施例に係るマーチャントバランを説明する。第１乃至第３の実施例に係るマーチャントバランは、各線路の厚みが中央部または他端部に近づくほど厚くなっているのに対し、本実施例に係るマーチャントバランは、各部の厚みが各部によって異なっている。上述したように、不要な抵抗は、大きな電流が流れる部位で発生するため、その部位だけ線路の断面積を大きくすればよい。
【００６０】
例えば、本実施例では、第一線路４１と第二線路１２、第三線路１３との電磁界結合が強い部分にテーパーを設け、結合の弱い中央の厚みを薄くしている。ただし、中央部４１−ｃは、中央の厚みの薄い部分及び最も厚みが大きい部分を含めた部位を指すものとする。
【００６１】
本実施例に係るマーチャントバランは、上述した点を除き第１の実施例に係るマーチャントバランと同じ構成及び動作原理であるため、同一の構成要素には同一符号を付し、説明を省略する。
【００６２】
以上のように第二の実施例によれば、線路の厚みを変化させることで、線路に発生する不要な抵抗を抑制し、通過損失の小さいマーチャントバランを実現することができる。線路の厚みは、必ずしも中央部または他端部に近づくほど厚くする必要はなく、本実施例のように、電磁界結合の弱い部分の厚みを薄くしてもよく、また線路の厚みを一部薄くしてもよい。
【００６３】
本実施例では、第１の実施例に係るマーチャントバランの第一線路１１に対する第一線路４１の厚みの一部を薄くしたが、第二線路の厚みの一部を薄くしてもよく、また第２、第３の実施例に係るマーチャントバランの線路の厚みを本実施例のように薄くしてもよい。
【実施例５】
【００６４】
図７を用いて、第５の実施例に係るマーチャントバランを説明する。第５の実施例に係るマーチャントバランは、各線路の幅を除き、第１の実施例に係るマーチャントバランと同じ構成及び動作原理であるため、同一符号を付し、説明を省略する。
【００６５】
第一線路５１は、厚み方向だけでなく幅方向にもテーパーを設けている。すなわち、両端部１１−ａ、１１−ｂの幅より中央部１１−ｃの幅が大きい。これは、長さの異なる複数の線路を幅方向に一列に並べることで実現できる。このとき、内側の線路ほど線路長を長く、外側の線路ほど短くすることで、中央部１１−ｃの幅が最も広い第一線路５１となる。
【００６６】
また、第二線路５２、第三線路５３は、幅方向にテーパーが設けられている。すなわち、一端部１２−ａ、１３−ａの幅より、他端部１２−ｂ、１２−ｂの幅が大きい。これは、長さの異なる複数の線路を幅方向に一列に並べることで実現できる。このとき、内側の線路ほど線路長を長く、外側の線路ほど短くすることで、他端部１２−ｂ、１３−ｂの幅が最も広い第二線路５２、第三線路５３となる。
【００６７】
以上のように第５の実施例では、厚み方向だけでなく幅方向にもテーパーを設けている。そのため、大きな電流が流れる中央部１１−ｃまたは他端部１２−ｂ、１３−ｂの断面積を第１の実施例より大きく、電流が流れにくい両端部１１−ａ、１１−ｂ、一端部１２−ａ、１３−ａの断面積を第１の実施例より小さくすることができる。したがって、線路に発生する不要な抵抗をより抑制することができるため、通過損失をより小さくすることができる。
【００６８】
ここでは、第１の実施例に係るマーチャントバランに対するして幅方向にテーパーを設けたが、他の実施例も同様に幅方向にテーパーを設けても同様の効果が得られる。
【実施例６】
【００６９】
図８及び図９を用いて、第６の実施例に係るマーチャントバランを説明する。第６の実施例に係るマーチャントバランは、グランドの位置が異なる点を除き、第1の実施例に係るマーチャントバランと同じ構成及び動作原理であるため、同一符号を付し、説明を省略する。
【００７０】
図８（ａ）、図９（ａ）は、本実施例に係るマーチャントバランの上面図である。図８（ｂ）は、図８（ａ）のＡ−‘Ａにおけるマーチャントバランの断面図である。図８（ｃ）は、図８（ａ）のＢ−‘Ｂにおけるマーチャントバランの断面図である。図８（ｄ）は、図８（ａ）のＣ−‘Ｃにおけるマーチャントバランの断面図である。図８（ｅ）は、図８（ａ）のＤ−‘Ｄにおけるマーチャントバランの断面図である。
【００７１】
図９（ｂ）は、図９（ａ）のＡ−‘Ａにおけるマーチャントバランの断面図である。図９（ｃ）は、図９（ａ）のＢ−‘Ｂにおけるマーチャントバランの断面図である。図９（ｄ）は、図９（ａ）のＣ−‘Ｃにおけるマーチャントバランの断面図である。図９（ｅ）は、図９（ａ）のＤ−‘Ｄにおけるマーチャントバランの断面図である。
【００７２】
図２に示すマーチャントバランは、第一線路１１、第二線路１２、第三線路１３の下側にグランド１７が設けられている。すなわち、図２に示すマーチャントバランは、厚み方向にグランド１７と、第一線路１１、第二線路１２または第三線路１３が積層されている。
【００７３】
一方、本実施例にかかるマーチャントバランは、図８（ａ）に示すように、グランド６１が第一線路１１の横及び、第二線路１２、第三線路１３の横に配置されている。すなわち、グランド６１と、各線路１１〜１３が同一平面上に配置されている。
【００７４】
なお、図８（ｂ）、（ｃ）に示すようにグランド６１には、厚み方向のテーパーを設けていない。各線路１１〜１３が長さの異なる複数の線路で構成されている場合、グランド６１は、最も線路長の長い線路と同一の平面に配置される。
【００７５】
また、図９（ｂ）、（ｃ）に示すように、グランド６１に、厚み方向のテーパーを設けても良い。この場合、第一線路１１に近接して配置されるグランド６１−１には、第一線路１１と同様のテーパーが設けられている。すなわち、第一線路１１の中央部１１−ｃに最も近いグランド６１−１の厚みが最も大きく、第一線路１１の両端部１１−ａ，１１−ｂに最も近いグランド６１−１の厚みが最も小さい。
【００７６】
一方、第二線路１２、第三線路１３に近接して配置されるグランド６１−２には、第二線路１２、第三線路１３と同様のテーパーが設けられている。すなわち、第二線路１２、第三線路１３の一端部１２−ａ，１３−ａに最も近いグランド６１−２の厚みが最も小さく、第二線路１２、第三線路１３の他端部１２−ｂ，１３−ｂに最も近いグランド６１−２の厚みが最も大きい。
【００７７】
以上のように、グランド６１の配置を変えても第１の実施例と同様の効果を得られるとともに、マーチャントバラン内の位置に依存した特性インピーダンスの変動を小さくできる。すなわち、特性インピーダンスの変動の少ないマーチャントバランを提供することができる。
【００７８】
さらに、グランド６１にも厚み方向のテーパーを設けることで、通過損失をより小さくすることができる。これは、各線路１１〜１３に信号電流が流れると、グランド６１にも、信号電流とペアになるグランド電流が流れるためである。図９に示すマーチャントバランでは、グランド電流が大きく流れる部位でグランドメタルの断面積を大きくするような構造としているため、マーチャントバランの通過損失をより小さくすることができる。
【００７９】
なお、グランドの配置は、上述した実施例に限定されるものではなく、各線路に流れる信号とグランドの位置関係が近ければ、任意の場所に配置してもよい。
【００８０】
なお、本発明は上記実施例そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施例に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施例に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施例にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の第１の実施例に係るマーチャントバランの回路図。
【図２】本発明の第１の実施例に係るマーチャントバランの構成を示す図。
【図３】本発明の第１の実施例に係るマーチャントバランのシミュレーション結果を示す図。
【図４】本発明の第２の実施例に係るマーチャントバランの構成を示す図。
【図５】本発明の第３の実施例に係るマーチャントバランの構成を示す図。
【図６】本発明の第４の実施例に係るマーチャントバランの構成を示す図。
【図７】本発明の第５の実施例に係るマーチャントバランの構成を示す図。
【図８】本発明の第６の実施例に係るマーチャントバランの構成を示す図。
【図９】本発明の第６の実施例に係るマーチャントバランの構成を示す図。
【符号の説明】
【００８２】
１１，２１，３１，４１，５１・・・第一線路
１２，２２，３２，５２・・・第二線路
１３，３２，３３，５３・・・第三線路
１４・・・入力端子
１５，１６・・・出力端子
１７，６１・・・グランド
【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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【図８】
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【図９】
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