(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の平衡伝送線路と、前記一対の平衡伝送線路に電磁結合する一つの不平衡伝送線路と、前記平衡伝送線路及び前記不平衡伝送線路の少なくともいずれか一方の伝送線路に対向しているシールド用電極と、複数の誘電体層とを少なくとも積み重ねて構成した積層体と、
前記積層体の表面に設けられ、前記平衡伝送線路に電気的に接続されたグランド用端子と、
前記積層体の表面に設けられ、前記シールド用電極に電気的に接続されたシールド用端子とを備え、
前記グランド用端子とシールド用端子が電気的に独立していること、
を特徴とする積層型バラントランス。
【請求項２】
一対の平衡伝送線路と、
前記一対の平衡伝送線路に電磁結合する一つの不平衡伝送線路と、
前記不平衡伝送線路の一端に電気的に接続された不平衡信号端子と、
前記一対の平衡伝送線路の一端に電気的にそれぞれ接続された二つの平衡信号端子と、
前記一対の平衡伝送線路のそれぞれの他端に電気的に接続されたバイアス用コンデンサとを備え、
前記バイアス用コンデンサの容量は、前記平衡伝送線路及び前記不平衡伝送線路の少なくともいずれか一方の伝送線路に対向しているシールド用電極と、前記シールド用電極と互いに対向して配置されたバイアス用コンデンサ電極とにより形成されていること、
を特徴とする積層型バラントランス。
【請求項３】
一対の平衡伝送線路と、前記一対の平衡伝送線路に電磁結合する一つの不平衡伝送線路と、前記平衡伝送線路及び前記不平衡伝送線路の少なくともいずれか一方の伝送線路に対向しているシールド用電極と、一対のバイアス用コンデンサパターンと、複数の誘電体層とを少なくとも積み重ねて構成した積層体と、
前記積層体の表面に設けられ、前記平衡伝送線路及び前記一対のバイアス用コンデンサパターンの一方のコンデンサパターンに電気的に接続された共通バイアス端子と、
前記積層体の表面に設けられ、前記シールド用電極及び他方のコンデンサパターンに電気的に接続されたシールド用端子とを備え、
前記共通バイアス端子とシールド用端子が電気的に独立していること、
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】
【発明の属する技術分野】
本発明は、積層型バラントランス、特に、無線通信機器用ＩＣの平衡−不平衡信号変換器ないし位相変換器等として用いられる積層型バラントランスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
バラントランスとは、例えば、平衡伝送線路（バランス伝送線路）の平衡信号及び不平衡伝送線路（アンバランス伝送線路）の不平衡信号を相互に変換するためのものであり、バランとはバランス−アンバランスの略称である。平衡伝送線路は、対をなす２本の信号線を有し、信号（平衡信号）が２本の信号線間の電位差として伝搬するものをいう。平衡伝送線路では、外来ノイズが２本の信号線に等しく影響するため、外来ノイズが相殺されて、外来ノイズの影響を受けにくいという利点がある。また、アナログＩＣの内部の回路は差動増幅器で構成されるため、アナログＩＣの信号用の入出力端子も、信号を二つの端子間の電位差として入力あるいは出力するバランス型であることが多い。これに対して、不平衡伝送線路は、信号（不平衡信号）がグランド電位（ゼロ電位）に対する一本の信号線の電位として伝搬するものをいう。例えば、同軸線路や基板上のマイクロストリップラインがこれに相当する。
【０００３】
従来、高周波回路における伝送線路の平衡−不平衡変換器として、図７に示す積層型バラントランス１が提案されている。このバラントランス１は、引出し電極３を表面に設けた誘電体シート２ｂと、１／４波長ストリップライン４，５，８，９をそれぞれ設けた誘電体シート２ｃ，２ｄ，２ｆ，２ｇと、シールド用電極１２，１３，１４をそれぞれ表面に設けた誘電体シート２ａ，２ｅ，２ｈ等で構成されている。ストリップライン４と９は中継端子Ｎを介して電気的に直列に接続され、一つの不平衡伝送線路を構成している。ストリップライン５と８は、それぞれ平衡伝送線路を構成している。そして、ストリップライン５はシート２ｃを挟んでストリップライン４に対向するように形成されている。従って、ストリップライン４と５は電磁結合して結合器を構成する。ストリップライン９はシート２ｆを挟んでストリップライン８に対向するように形成されている。従って、ストリップライン８と９は電磁結合して結合器を構成する。なお、図７において、符号１８はビアホールを表示している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、携帯電話などの移動体通信機や無線ＬＡＮに用いられるバラントランス１に対して、平衡伝送線路のみにバイアスを印加して、平衡信号を増幅させることが求められることがある。ところが、従来のバラントランス１は、平衡伝送線路を構成しているストリップライン５と８のそれぞれの一端が、シールド用電極１３を介してシールド用端子Ｇに電気的に接続しているため、平衡伝送線路のみにバイアス電圧を印加することができなかった。従って、従来のバラントランス１の構造では、平衡信号を増幅させることができないという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、伝送線路のみにバイアス電圧を印加することができる積層型バラントランスを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段と作用】
前記目的を達成するため、本発明に係る積層型バラントランスは、
（ａ）一対の平衡伝送線路と、前記一対の平衡伝送線路に電磁結合する一つの不平衡伝送線路と、前記平衡伝送線路及び前記不平衡伝送線路の少なくともいずれか一方の伝送線路に対向しているシールド用電極と、複数の誘電体層とを少なくとも積み重ねて構成した積層体と、
（ｂ）前記積層体の表面に設けられ、前記平衡伝送線路に電気的に接続されたグランド用端子と、
（ｃ）前記積層体の表面に設けられ、前記シールド用電極に電気的に接続されたシールド用端子とを備え、
（ｄ）前記グランド用端子とシールド用端子が電気的に独立していること、
を特徴とする。
【０００７】
以上の構成により、シールド用端子から電気的に独立したグランド用端子を設けているため、例えば、バイアス電圧をグランド用端子のみに印加できる。
【０００８】
また、本発明に係る積層型バラントランスは、
（ｅ）一対の平衡伝送線路と、
（ｆ）前記一対の平衡伝送線路に電磁結合する一つの不平衡伝送線路と、
（ｇ）前記不平衡伝送線路の一端に電気的に接続された不平衡信号端子と、
（ｈ）前記一対の平衡伝送線路の一端に電気的にそれぞれ接続された二つの平衡信号端子と、
（ｉ）前記一対の平衡伝送線路のそれぞれの他端に電気的に接続されたバイアス用コンデンサとを備え、
（ｊ）前記バイアス用コンデンサの容量は、前記平衡伝送線路及び前記不平衡伝送線路の少なくともいずれか一方の伝送線路に対向しているシールド用電極と、前記シールド用電極と互いに対向して配置されたバイアス用コンデンサ電極とにより形成されていること、
を特徴とする
【０００９】
さらに、本発明に係る積層型バラントランスは、
（ｋ）一対の平衡伝送線路と、前記一対の平衡伝送線路に電磁結合する一つの不平衡伝送線路と、前記平衡伝送線路及び前記不平衡伝送線路の少なくともいずれか一方の伝送線路に対向しているシールド用電極と、一対のバイアス用コンデンサパターンと、複数の誘電体層とを少なくとも積み重ねて構成した積層体と、
（ｌ）前記積層体の表面に設けられ、前記平衡伝送線路及び前記一対のバイアス用コンデンサパターンの一方のコンデンサパターンに電気的に接続された共通バイアス端子と、
（ｍ）前記積層体の表面に設けられ、前記シールド用電極及び他方のコンデンサパターンに電気的に接続されたシールド用端子とを備え、
（ｎ）前記共通バイアス端子とシールド用端子が電気的に独立していること、
を特徴とする。
【００１０】
以上の構成により、共通バイアス端子にバイアス電圧を印加すると、バイアス用コンデンサを介して平衡伝送線路のみにバイアス電圧が印加され、平衡信号を安定して増幅させることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る積層型バラントランスの実施の形態について添付の図面を参照して説明する。各実施形態において、同一部品及び同一部分には同じ符号を付した。
【００１２】
［第１実施形態、図１〜図４］
図１に示すように、積層型バラントランス２１は、引出し電極２３，２６，２９をそれぞれ表面に設けた誘電体シート２２ｂ，２２ｅ，２２ｉと、１／４波長に相当する電気長を有している線路部２４，２５，２７，２８をそれぞれ表面に設けた誘電体シート２２ｃ，２２ｄ，２２ｇ，２２ｈと、シールド用電極３０，３１，３２をそれぞれ表面に設けた誘電体シート２２ａ，２２ｆ，２２ｊ等で構成されている。誘電体シート２２ａ〜２２ｊの材料としては、エポキシ等の樹脂あるいはセラミック誘電体等が用いられる。第１実施形態では、誘電体シート２２ａ〜２２ｊの材料として、誘電体セラミック粉末を結合剤等と共に混練した後、シート状にしたものを用いた。各誘電体シート２２ａ〜２２ｊのシート厚は所定の寸法に設定されている。
【００１３】
引出し電極２３は、一方の端部２３ａがシート２２ｂの手前側の辺の中央に露出し、他方の端部２３ｂがシート２２ｂの中央部に位置している。線路部２４は渦巻状の形状をしており、一方の端部２４ａがシート２２ｃの奥側の辺の中央に露出し、他方の端部２４ｂがシート２２ｃの中央部に位置している。線路部２４の端部２４ｂは、シート２２ｂに設けたビアホール３５を介して、引出し電極２３の端部２３ｂに電気的に接続される。
【００１４】
線路部２５は渦巻状の形状をしており、一方の端部２５ａがシート２２ｄの奥側の辺の左側に露出し、他方の端部２５ｂがシート２２ｄの中央部に位置している。引出し電極２６は、一方の端部２６ａがシート２２ｅの手前側の辺の左側に露出し、他方の端部２６ｂがシート２２ｅの中央部に位置している。引出し電極２６の端部２６ｂは、シート２２ｄに設けたビアホール３５を介して、線路部２５の端部２５ｂに電気的に接続される。
【００１５】
線路部２７は渦巻状の形状をしており、一方の端部２７ａがシート２２ｇの奥側の辺の中央に位置し、他方の端部２７ｂがシート２２ｇの中央部に位置している。
【００１６】
線路部２８は渦巻状の形状をしており、一方の端部２８ａがシート２２ｈの奥側の辺の右側に露出し、他方の端部２８ｂがシート２２ｈの中央部に位置している。引出し電極２９は、一方の端部２９ａがシート２２ｉの手前側の辺の左側に露出し、他方の端部２９ｂがシート２２ｉの中央部に位置している。引出し電極２９の端部２９ｂは、シート２２ｈに設けたビアホール３５を介して、線路部２８の端部２８ｂに電気的に接続される。
【００１７】
シールド用電極３０〜３２は、それぞれシート２２ａ，２２ｆ，２２ｊの略全面に設けられ、その引出し部３０ａ〜３２ａはシート２２ａ，２２ｆ，２２ｊの手前側の辺の右側に露出している。これらのシールド用電極３０〜３２はバラントランス２１の特性を考慮して、線路部２４，２５，２７，２８から所定の距離だけ離れた位置に配置されることが好ましい。引出し電極２３，２６，２９、線路部２４，２５，２７，２８及びシールド用電極３０〜３２は、スパッタリング法、蒸着法、印刷法等の方法により形成され、Ａｇ−Ｐｄ，Ａｇ，Ｐｄ，Ｃｕ等の材料からなる。
【００１８】
各シート２２ａ〜２２ｊは積み重ねられ、一体的に焼成されることにより、図２に示すように積層体４０とされる。積層体４０の手前側の側面には、グランド用端子Ｇ１、不平衡信号端子４１及びシールド用端子Ｇ２が形成されている。積層体４０の奥側の側面には、平衡信号端子４２ａ，４２ｂ及び中継端子４３が形成されている。端子４１〜４３，Ｇ１，Ｇ２はスパッタリング法、蒸着法、塗布法等の方法によって形成され，Ａｇ−Ｐｄ，Ａｇ，Ｐｄ，Ｃｕ，Ｃｕ合金等の材料からなる。
【００１９】
不平衡信号端子４１は引出し電極２３の端部２３ａに電気的に接続し、平衡信号端子４２ａは線路部２５の端部２５ａに電気的に接続し、平衡信号端子４２ｂは線路部２８の端部２８ａに電気的に接続し、中継端子４３は線路部２４，２７の端部２４ａ，２７ａに電気的に接続している。グランド用端子Ｇ１は引出し電極２６，２９の端部２６ａ，２９ａに電気的に接続し、シールド用端子Ｇ２はシールド用電極３０〜３２の引出し部３０ａ〜３２ａに電気的に接続している。図３は積層型バラントランス２１の電気等価回路図である。
【００２０】
以上の構成からなるバラントランス２１において、線路部２４，２５はシールド用電極３０，３１の間に配置され、ストリップライン構造をしている。線路部２７，２８も、シールド用電極３１，３２の間に配置され、ストリップライン構造をしている。そして、線路部２４と２７は、中継端子４３を介して直列に接続され、不平衡伝送線路３８を構成している。線路部２５と２８は、それぞれ平衡伝送線路３９，３９を構成している。線路部２４と２５並びに線路部２７と２８は、それぞれシート２２ｃ，２２ｇを挟んで対向するように形成されている。従って、線路部２４の渦巻状パターンと線路部２５の渦巻状パターンとは平面視で略重なっており、対向している部分で電磁結合（ライン結合）して結合器を構成する。同様に、線路部２７の渦巻状パターンと線路部２８の渦巻状パターンとは平面視で略重なっており、対向している部分で電磁結合（ライン結合）して結合器を構成する。なお、不平衡伝送線路３８の一端（具体的には線路部２７の端部２７ａ）は開放端となっているが、接地端としてもよい。
【００２１】
バラントランス２１の電気特性を調整する場合、誘電体シート２２ｃ，２２ｇの厚みや線路部２４，２５，２７，２８のライン幅を変えることにより、線路部２４と２５の間の電磁結合、あるいは、線路部２７と２８の間の電磁結合を調整する。
【００２２】
また、平衡伝送線路３９，３９に電気的に接続されたグランド用端子Ｇ１は、シールド用端子Ｇ２から電気的に独立しているので、グランド端子として使用するだけでなく、バイアス端子等としても使用することができる。例えば、携帯電話などの移動体通信機にバラントランス２１を組み込み、従来はグランドに接続していたグランド用端子Ｇ１にバイアス電圧を印加して、平衡伝送線路３９，３９を伝搬する平衡信号を増幅させることができる。図４は、移動体通信機に組み込まれたバラントランス２１の要部電気回路図である。バラントランス２１はフィルタ回路と低ノイズ増幅器Ａｍｐとの間に接続されている。フィルタ回路から入力された不平衡信号Ｓ１はバラントランス２１によって平衡信号Ｓ２に変換され、この平衡信号Ｓ２は平衡信号端子４２ａ，４２ｂから低ノイズ増幅器Ａｍｐに出力される。
【００２３】
ここで、バラントランス２１のグランド用端子Ｇ１には、バイアス電圧が印加される。これにより、バイアス電圧は、平衡伝送線路３９，３９を介して低ノイズ増幅器Ａｍｐの電源電圧として低ノイズ増幅器Ａｍｐに印加される。この結果、電気回路が簡素になり、移動体通信機の小型化が可能となる。
【００２４】
また、バラントランス２１は、上面にシールド用電極３０が形成されているのでシールド効果を有する。なお、シールド用電極３０が上面に露出しているが、このシールド用電極３０を他の誘電体シートで一体的に覆うようにしてもよいことは言うまでもない。
【００２５】
また、このバラントランス２１を平衡−不平衡信号変換器として用いた場合を、図３を参照して説明する。不平衡信号端子４１に不平衡信号Ｓ１が入力されると、不平衡信号Ｓ１は不平衡伝送線路３８（引出し電極２３−線路部２４−中継端子４３−線路部２７）を伝搬する。そして、線路部２４においては線路部２５と電磁結合し、線路部２７においては線路部２８と電磁結合することによって、不平衡信号Ｓ１は平衡信号Ｓ２に変換され、この平衡信号Ｓ２は平衡信号端子４２ａ，４２ｂから出力される。逆に、平衡信号端子４２ａ，４２ｂに平衡信号Ｓ２が入力されると、平衡信号Ｓ２は平衡伝送線路３９，３９を伝搬し、不平衡伝送線路３８にて不平衡信号Ｓ１に変換された後、不平衡信号端子４１から出力される。
【００２６】
［第２実施形態、図５及び図６］
前記第１実施形態のバラントランス２１は、グランド用端子Ｇ１をバイアス端子として使用したとき、特性が劣化する場合がある。そこで、この特性劣化を防止するため、第２実施形態のバラントランスは、バイアス用コンデンサを設けている。
【００２７】
第２実施形態のバラントランスは、前記第１実施形態のバラントランス２１において、誘電体シート２２ａと２２ｂの間に、バイアス用コンデンサパターンを表面に設けた誘電体シートを挿入したものである。すなわち、図５に示すように、誘電体シート２２ｋは誘電体シート２２ａと２２ｂの間に配設され、その表面にはバイアス用コンデンサパターン３３が形成されている。バイアス用コンデンサパターン３３の引出し部３３ａはシート２２ｋの手前側の辺の左側に露出している。そして、このバイアス用コンデンサパターン３３とシールド用コンデンサパターン３０にて、例えば３０ｐＦ程度のバイアス用コンデンサＣが形成される。つまり、シールド用コンデンサパターン３０は、バイアス用コンデンサパターンとしても機能している。コンデンサパターン３０，３３の形状は任意であるが、コンデンサパターン３０はシールド効果が要求されるため、広面積に設定することが好ましい。
【００２８】
各シート２２ａ〜２２ｋは積み重ねられ、一体的に焼成されることにより、図２に示すような積層体とされる。積層体の手前側の側面には、共通バイアス端子Ｇ１、不平衡信号端子４１及びシールド用端子Ｇ２が形成される。積層体の奥側の側面には、平衡信号端子４２ａ，４２ｂ及び中継端子４３が形成される。図６は積層型バラントランス５１の電気等価回路図である。共通バイアス端子Ｇ１は、バイアス用コンデンサＣを介して平衡伝送線路３９，３９のそれぞれの一端に電気的に接続されている。以上の構成により、バイアス用コンデンサＣを内蔵した積層型バラントランス５１を得ることができる。
【００２９】
［他の実施形態］
なお、本発明に係る積層型バラントランスは前記実施形態に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更することができる。線路部２４，２５，２７，２８の形状は任意であり、渦巻状の他に、蛇行状、直線状であってもよい。また、線路部は、必ずしも１／４波長の長さに設定する必要はなく、ライン幅も全ての線路部が等しい寸法に設定される必要もない。
【００３０】
また、線路部は、二つのシールド用電極の間に配置されたストリップライン構造に限るものではなく、誘電体基板（裏面にシールド用電極を設けている）の表面に、線路部が配置された、いわゆるマイクロストリップライン構造であってもよい。
【００３１】
また、前記実施形態の積層型バラントランスは、線路部２４，２５からなる結合器と線路部２７，２８からなる結合器を、誘電体シート２２ａ〜２２ｋを積み重ねてなる積層体の上下に配置している。しかし、これら結合器を誘電体シートの左右に配置してもよいことは言うまでもない。
【００３２】
さらに、線路部が電磁結合して構成する結合器は二つに限る必要はなく、三つ以上であってもよい。例えば、一対の平衡電送線路と、この一対の平衡電送線路に電磁結合する二つの不平衡電送線路とからなる、いわゆるデュアルバラントランスであってもよい。あるいは、一つの不平衡電送線路と、この不平衡電送線路に電磁結合する二対の平衡電送線路とからなるバラントランスであってもよい。
【００３３】
さらに、平衡伝送線路と不平衡伝送線路の電磁結合はライン結合に限るものではなく、コイル結合であってもよい。また、前記実施形態は、平衡伝送線路３９，３９のみにバイアス電圧が印加されている例について説明したが、不平衡伝送線路３８の一端（線路部２７の端部２７ａ）を接地端にした場合には、不平衡伝送線路３８に電気的に接続するグランド用端子を新たに設け、該グランド用端子にバイアス電圧を印加してもよい。
【００３４】
また、前記実施形態は個産品の場合を例にして説明したが、量産時の場合には複数個分のバラントランスを備えたマザー基板を製作し、所望のサイズに切り出して製品とすることができる。さらに、前記実施形態は、導体が形成された誘電体シートを積み重ねた後、一体的に焼成するものであるが、必ずしもこれに限定されない。シートは予め焼成されたものを用いてもよい。また、以下に説明する製法によってバラントランスを製作してもよい。印刷等の手段によりペースト状の誘電体材料を塗布して誘電体層を形成した後、その誘電体層の表面にペースト状の導電体材料を塗布して任意の導体を形成する。次に、ペースト状の誘電体材料を前記導体の上から塗布する。こうして順に重ね塗りすることによって積層構造を有するバラントランスが得られる。
【００３５】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、シールド用端子から電気的に独立したグランド用端子を設けているため、例えば、このグランド用端子をバイアス端子として使用することもできる。つまり、平衡伝送線路に接続されたグランド用端子のみにバイアス電圧を印加すれば、平衡伝送線路を伝搬する平衡信号を増幅させることができる。また、バイアス用コンデンサを内蔵することにより、このバイアス用コンデンサを介してバイアス電圧を印加することができるので、平衡信号の増幅を安定して行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る積層型バラントランスの第１実施形態を示す分解斜視図。
【図２】図１に示したバラントランスの外観を示す斜視図。
【図３】図２に示したバラントランスの電気等価回路図。
【図４】図２に示したバラントランスの作用効果を説明するための電気回路図。
【図５】本発明に係る積層型バラントランスの第２実施形態を示す分解斜視図。
【図６】図５に示したバラントランスの電気等価回路図。
【図７】従来の積層型バラントランスを示す分解斜視図。
【符号の説明】
２１，５１…積層型バラントランス
２２ａ〜２２ｋ…誘電体シート
２４，２５，２７，２８…線路部
３８…不平衡伝送線路
３９…平衡伝送線路
３０〜３２…シールド用電極
３３…バイアス用コンデンサパターン
４１…不平衡信号端子
４２ａ，４２ｂ…平衡信号端子
Ｇ１…グランド用端子（共通バイアス端子）
Ｇ２…シールド用端子
Ｃ…バイアス用コンデンサ
【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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