JP2005130376A

JP2005130376A - バラン

Info

Publication number: JP2005130376A
Application number: JP2003366106A
Authority: JP
Inventors: Teru Muto; 輝武藤
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2003-10-27
Filing date: 2003-10-27
Publication date: 2005-05-19

Abstract

【課題】機器の小型化が可能である良好な特性のバランを提供する。
【解決手段】誘電体層と導体層を複数積層してなる積層基板に、一端が不平衡線路接続用の端子Ｐ１と接続されて他端が接地された不平衡側伝送線路５９１と、誘電体層を介して不平衡側伝送線路と対向し、両端が平衡線路接続用の端子Ｐ２，Ｐ３と接続される平衡側伝送線路５７１を、マイクロストリップラインあるいはストリップラインで形成する。平衡側伝送線路５７１の中点に引き出し線路電極５７２を接続して接地する。平衡側伝送線路５７１の各端部にコイルパターン５９２a，５９２bを形成してインダクタを挿入する。不平衡側伝送線路５９１の不平衡線路接続側はコンデンサＣsを介して接地する。
【選択図】図７

Description

この発明はバランに関する。詳しくは、一端が不平衡線路接続端子と接続されて他端が接地された不平衡側伝送線路と、誘電体層を介して不平衡側伝送線路と対向し、両端が平衡線路接続端子と接続される平衡側伝送線路とをマイクロストリップラインあるいはストリップラインで形成し、平衡側伝送線路の中点を固定電位とし、平衡側伝送線路の各端部にコイルパターンを形成してインダクタを挿入したものである。

マイクロ波帯やミリ波帯の高周波電波をキャリアとした通信システム、例えば携帯電話等の電話システムや無線ＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）システムの普及に伴い、家庭内や屋外等の様々な場所において手軽にかつ中継装置等を介することなく様々なデータの送受信が可能となっている。

このような通信システムに用いられる機器では、図１７に示すように、高周波電波を受信して得られた信号の処理や高周波電波として送信する信号の生成等を行うための高周波信号処理用集積回路（以下「ＲＦＩＣ」という）５が設けられている。また、アンテナに接続される入出力端子６とＲＦＩＣ５との間には、帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）７やバラン１０等が設けられる。バラン１０は平衡不平衡変換を行うものであり、バラン１０の平衡側にＲＦＩＣ５の差動アンプ５a、不平衡側に帯域通過フィルタ７がそれぞれ接続される。なお、ＲＦＩＣ５や差動アンプ５aに対しての電力供給は、例えば直流電源８からバラン１０を介して行われる。

バラン１０は、特許文献１の図７に示されているように、１つの入力側マイクロストリップと２つの出力側マイクロストリップによってマイクロストリップ結合線路を構成して、平衡不平衡変換を行うものが知られている。また、図１８に示すように、１つの入力側マイクロストリップ線路と出力側マイクロストリップ線路でマイクロストリップ結合線路を構成して、平衡不平衡変換を行うバランも知られている。なお、図１９は図１８におけるＡ−Ａ’位置の断面概略図、図２０は図１８におけるＢ−Ｂ’位置の断面概略図を示している。

図１８〜図２０において、積層基板１１の一方の面側には接地電極層となる導体層１２が設けられており、誘電体層１３，１４を介して、伝送線路１５１，１５２として用いられる導体パターンが形成された導体層１５が設けられる。この伝送線路１５１，１５２は、誘電体層を介して接地電極層と対向するものであり、マイクロストリップラインとして機能する。図２１は、図１８に示すバラン１０の等価回路を示している。

伝送線路１５１の一端は、不平衡線路接続端子Ｐ１と接続し、他端はビアホール(via hole)やスルーホール(through hole)等の導体層接続部（以下単に「ビア」という）２０によって導体層１２に接続する。伝送線路１５２は、配線の一部が伝送線路１５１と平行になるようにループ状に形成する。また、伝送線路１５２の端部は、平衡線路が接続できるように並行に配線して、平衡線路接続端子Ｐ２，Ｐ３と接続する。これにより、不平衡線路から端子Ｐ１に入力された信号に基づきマイクロストリップラインである伝送線路１５１，１５２の電磁界結合が生じて、端子Ｐ２と端子Ｐ３に接続された平衡線路に信号を出力できる。さらに、端子Ｐ２と端子Ｐ３との間にコンデンサＣfを接続すれば、このコンデンサＣfの容量を変化させることによって、バランの動作周波数を変えることができる。さらに、端子Ｐ２，Ｐ３の何れか一方あるいは両方に直流電源８を接続すれば、バラン１０を介してＲＦＩＣ５に対して電力供給を行うことができる。なお、図１８では、コンデンサＣfを省略している。

特開２００２−２３２２１５号公報

ところで、ＲＦＩＣ５とバラン１０を接続する際に、インピーダンスが整合していないと信号の反射を生じて損失が大きくなってしまう。このため、図２２に示すように、整合回路（Matching Network）３１を設けなければならない。また、帯域通過フィルタ７とバラン１０を接続する際にも、インピーダンスを整合させなければ、損失が大きくなってしまう。しかし、整合回路を別個に設けるものとすると、機器が大きくなってしまう。

そこで、この発明では、機器の小型化に貢献できるとともに、良好な特性のバランを提供するものである。

この発明に係るバランは、誘電体層と導体層を複数積層してなる積層基板に、一端が不平衡線路接続端子と接続されて他端が接地された不平衡側伝送線路と、誘電体層を介して不平衡側伝送線路と対向し、両端が平衡線路接続端子と接続される平衡側伝送線路とを、マイクロストリップラインあるいはストリップラインで形成し、平衡側伝送線路の中点を固定電位とし、平衡側伝送線路の各端部にコイルパターンを形成してインダクタを挿入したものである。また、不平衡側伝送線路と平衡側伝送線路の対向部分の平面形状をループ形状とし、該ループ形状の開放側にコイルパターンを形成したものである。また、不平衡側伝送線路の端部間にコンデンサを形成したものである。さらに、平衡側伝送線路の中点にコイルパターンを形成してインダクタを挿入し、該インダクタを介して直流入力を行うようにしたものである。また、不平衡側伝送線路と平衡側伝送線路の対向部分の平面形状をループ形状とし、該ループ形状の外縁側にコイルパターンを形成したものである。さらに平衡側伝送線路の中点と接地間にコンデンサを形成したものである。さらに、マイクロストリップラインあるいはストリップラインを構成する導体層間に位置する導体層にスロットを形成し、スロット内に不平衡側伝送線路と平衡側伝送線路とインダクタを設けたものである。

この発明によれば、誘電体層と導体層を複数積層してなる積層基板に、一端が不平衡線路接続端子と接続されて他端が接地された不平衡側伝送線路と、誘電体層を介して不平衡側伝送線路と対向し、両端が平衡線路接続端子と接続される平衡側伝送線路が、マイクロストリップラインあるいはストリップラインで形成されて、この平衡側伝送線路の中点が固定電位とされ、平衡側伝送線路の各端部にコイルパターンを形成してインダクタが挿入される。このため、整合回路を設けなくともインピーダンスを整合させることが可能となり、反射を少なくできるとともに、回路全体の小型化や低コスト化を達成することができる。

また、不平衡側伝送線路と平衡側伝送線路の対向部分の平面形状がループ形状とされて、ループ形状の開放側にコイルパターンが形成される。このため、伝送線路やインダクタを効率よく配置することが可能となり、バランを小型化できる。

また、不平衡側伝送線路の端部間にコンデンサが形成されるので、不平衡側伝送線路と平衡側伝送線路との共振周波数に対して伝送線路を短くできる。

また、平衡側伝送線路の中点にコイルパターンを形成してインダクタを挿入し、該インダクタを介して直流入力を行うようにしたことで、ノイズが平衡側伝送線路に加わるノイズ成分を少なくできる。さらに、このインダクタのコイルパターンは、不平衡側伝送線路と平衡側伝送線路の対向部分の平面形状をループ形状として、このループ形状の平衡側伝送線路の外縁側中点に形成されるので、平衡側伝送線路や不平衡側伝送線路と伝送線路に接続されるコイルパターンまで距離を長くしなくとも配置できる。

また、平衡側伝送線路の中点と接地間にコンデンサを形成したことで、インダクタと伝送線路が共振してしまうことを防止できる。さらに、マイクロストリップラインあるいはストリップラインを構成する導体層間に位置する導体層にスロットを形成し、スロット内に不平衡側伝送線路と平衡側伝送線路とインダクタを設けたことで、信号パターン等の影響を防止できる。

以下、図を参照しながら、この発明の実施の一形態について説明する。図１は、本発明のバラン５０を用いた機器の構成の一部を示しており、バラン５０に帯域通過フィルタの機能と整合回路の機能を持たせるものとする。

図２は、電磁界結合を用いた共振器フィルタの等価回路である。この等価回路を基にして、帯域通過フィルタの機能を有するバラン５０の導出について説明する。共振器では、共振電極Ｔa，Ｔbの長さを通過域の周波数の（１／４）波長として、一方の共振電極Ｔaに入力された信号に基づいた電磁界結合Ｍにより、他方の共振電極Ｔbから所望の周波数の信号を出力させることができる。

図３は、バランの等価回路を示しており、不平衡線路と接続される伝送線路５０ublを（１／２）波長、平衡線路と接続される伝送線路５０blの中点を接地して、中点から端部までを（１／４）波長とする。この伝送線路５０ubl，５０blは、マクロストリップラインあるいはストリップラインで形成する。ここで、図４Ａに示すように、伝送線路５０blの中点から例えば端子Ｐ２側の伝送線路５０bl-aについて考えると、不平衡線路側の伝送線路５０ublと平衡線路側の伝送線路５０bl-aは共振器を構成するものと考えることができる。なお、伝送線路５０ublにおいて、伝送線路５０bl-a側と対向していない分布定数回路はショートスタブとなる。

また、図４Ｂに示すように、コンデンサＣsを介して、伝送線路５０ublの端子Ｐ１と接続された端部を接地することで、ショートスタブの共振周波数を低くすることが出来る。すなわち、伝送線路５０bl-aの長さが（１／４）波長となる周波数よりも低い周波数で共振が生じることとなり、伝送線路５０bl-aの長さが（１／４）波長となる周波数よりも低い周波数を通過させることができる。また、コンデンサＣsを設けることで、コンデンサＣsの静電容量と伝送線路５０ublの配線長で決定される入力インピーダンスが共振周波数の周波数帯付近で特性インピーダンスに近付くことになり、通過帯域の帯域幅を狭くすることができる。なお、マイクロストリップラインやストリップラインなどの分布定数回路において、ショートスタブはインダクタとして見なせる。このため、図４Ｂでは、伝送線路５０ublのショートスタブ部分をインダクタＬuとして示している。

次に、図４Ｃに示すように、伝送線路５０blの中点から端子Ｐ３側の伝送線路５０bl-bについて考えると、伝送線路５０ublと伝送線路５０bl-bは共振器を構成するものと考えることができる。なお、伝送線路５０bl-b側の分布定数回路もショートスタブとなる。ここで、図４Ｄに示すように、コンデンサＣsを介して、伝送線路５０ublの端子Ｐ１と接続された端部を接地すると、コンデンサＣsの接地側と伝送線路５０ublの接地側端部は同電位となるので、図４Ｅのように表すことができる。したがって、帯域通過フィルタの機能を有するバラン５０は、図４Ｂと図４Ｅに基づき図４Ｆに示す等価回路として表すことができる。

また、図５Ａに示すように、共振電極として機能する伝送線路５０ubl，５０blの線路幅を調整することで、バラン５０は、図５Ｂに示すのようにトランスの機能を果たすものとなる。例えば、不平衡線路側のインピーダンスが平衡線路側よりも高インピーダンスであるとき、伝送線路５０ubl，５０blの線路幅は図５Ａに示すように設定する。しかし、伝送線路の線路幅を調整しただけでは十分なインダクタンス成分を得ることができない。このため、図６に示すように、平衡線路側の伝送線路５０bl-a，５０bl-bにインダクタＬa，Ｌbを追加してインダクタンス成分を増加させることで、トランスと同様にインピーダンス変換を行うことができる。なお、不平衡線路側のインピーダンスが平衡線路側よりも低インピーダンスであるときは、伝送線路５０ublの線路幅を伝送線路５０blの線路幅よりも狭く設定する。

図７は、第１の形態の構成を示す平面図、図８は、図７におけるＡ−Ａ’線での断面概略図である。また、図９は、第１の形態の分解斜視図である。なお、図７乃至図９は、不平衡線路側のインピーダンスが平衡線路側よりも低インピーダンスであるときを示している。

誘電体層と導体層が複数積層された積層基板５１の背面側には、接地導体層としての第１導体層５２を形成する。誘電体層を介して第１導体層５２と対向する積層基板５１の例えば表層側には、共振電極５９１、一方の端部が端子Ｐ２として用いられるとともにインダクタＬaを構成するコイルパターン５９２a、一方の端部が端子Ｐ３として用いられるとともにインダクタＬbを構成するコイルパターン５９２b、共振電極５９１の一方の端部と接続されて端子Ｐ１として用いられる端子電極５９３a、共振電極５９１の他方の端部を接地するための接地電極５９３b、接地電極５９４，５９５の導体パターンからなる第４導体層５９を形成する。なお、共振電極５９１は、バラン５０のサイズが小さくなるようにループ状とする。

コイルパターン５９２aの他方の端部は、ビア６０を介して、後述する引き出し線路電極５７２aの一端に接続する。コイルパターン５９２bの他方の端部は、ビア６０を介して後述する引き出し線路電極５７２bの一端に接続する。端子電極５９３aの端部は、ビア６０を介して後述するコンデンサ電極５７６の一端に接続する。

第４誘電体層５８を介して第４導体層５９と対向する第３導体層５７は、共振電極５９１と対向するループ形状の共振電極５７１、共振電極５７１の一端をコイルパターン５９２aと接続するための引き出し線路電極５７２a、共振電極５７１の他端をコイルパターン５９２bと接続するための引き出し線路電極５７２b、共振電極５７１の中点を固定電位とするためにループ形状の外縁側に設けられた引き出し線路電極５７２c、接地電極５７４，５７５、コンデンサ電極５７６の導体パターンからなるものである。

引き出し線路電極５７２aの一端は、上述のようにビア６０を介してコイルパターン５９２aと接続する。また、引き出し線路電極５７２bの一端は、ビア６０を介してコイルパターン５９２bと接続する。コイルパターン５９２a，５９２bは、ループ形状とされた共振電極５９１の開放側に形成する。このようにコイルパターン５９２a，５９２bを、ループ形状の開放側に形成することで、共振電極５９１とコイルパターン５９２a，５９２bを効率よく配置することができ、バラン５０を小型化できる。

共振電極５７１は伝送線路５０blを構成するものであり、共振電極５９１は伝送線路５０ublを構成するものである。この共振電極５７１，５９１と後述する第１導体層５２等によってマイクロストリップライン共振器が形成される。またコイルパターン５９２aによってインダクタＬaが構成されて、インダクタＬaは引き出し線路電極５７２aによって伝送線路５０blである共振電極５７１の一端と接続される。同様に、コイルパターン５９２bによってインダクタＬbが構成されて、インダクタＬbは引き出し線路電極５７２bによって伝送線路５０blである共振電極５７１の他端と接続される。さらに、引き出し線路電極５７２cの他端が接地されて、共振電極５７１の中点の電位が接地レベルに固定される。

コンデンサ電極５７６と接地電極５９３bとの間にはコンデンサＣsを形成する。すなわち、コンデンサ電極５７６上にコンデンサの誘電体層を形成し、さらに誘電体層上にコンデンサ電極を形成する。このコンデンサ電極をビア６１によって接地電極５９３bと接続することで、コンデンサ電極５７６と接地電極５９３bとの間にコンデンサＣsを形成する。

第１誘電体層５３は、積層基板５１のベースとなる層であり、第１誘電体層５３の一方の面側に第１導体層５２を形成し、逆面側に第２導体層５４を形成する。接地導体層としての第１導体層５２と伝送線路として用いる第３および第４導体層との間に位置する第２導体層５４には、コンデンサＣsと共振器、インダクタＬa，Ｌbを含むようにスロットを形成して、このスロットに第２誘電体層５５を設ける。

このようにスロットを設けることで、伝送線路と導体層１２との間に他の導体層が設けられていないので、共振器やインダクタＬa，Ｌbは他の導体層による影響を受けることがなく、所望の特性のバラン５０を形成できる。

さらに、第１導体層５２と第２導体層５４および接地電極５７４，５７５，５９４，５９５を、ビア６２によって接続することで、伝送線路やコンデンサをシールドすることができる。

次に、図９に示す分解斜視図を用いて、バラン５０の生成手順を説明する。第１の構成のバラン５０は、いわゆるプリント配線基板をベース基板として用いるものとする。例えば、誘電体基板の両面に導体層が設けられたプリント配線基板をベース基板として用いる。

ベース基板の一方の導体層を第１導体層５２、他方の導体層を第２導体層５４とする。この第１導体層５２と第２導体層５４は、例えば銅からなるビア６２によって電気的に接続する。ビア６２は、誘電体基板の一部に、この誘電体基板を貫通する孔をドリル加工やレーザー加工あるいはプラズマエッチング加工等により穿設する。この穿設された孔にビアメッキ、例えば硫酸銅溶液を用いた電解メッキにより銅からなる導電膜を成膜することで形成できる。なお、第１導体層５２と第２導体層５４の厚さは、それぞれ例えば２０μｍ乃至５０μｍとする。

誘電体基板は、第１誘電体層５３に相当するものであり、誘電損失の少ない（低tanδ）材料、すなわち高周波特性に優れた材料により形成されていることが好ましい。このような材料としては、例えばポリフェニールエチレン（ＰＰＥ）や、ビスマレイドトリアジン（ＢＴ−ｒｅｓｉｎ）、ポリテトラフルオロエチレン、ポリイミド、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリノルボルネン（ＰＮＢ）等の有機材料や、セラミックあるいはセラミックと有機材料との混合材料等を挙げることができる。また、第１誘電体層５３は、上述した材料の他に、耐熱性及び耐薬品性を有する材料により形成されていることが好ましく、このような材料からなる誘電基板として、廉価なエポキシ系基板ＦＲ−５等を挙げることができる。このように、廉価な有機材料を第１誘電体層５３として用いることで、従来のような比較的高価とされるシリコン基板やガラス基板を用いた場合と比べて、コストの低減化が図られている。なお、第１誘電体層５３の厚さは、例えば２００μｍ乃至５００μｍとする。

第２導体層５４には、上述のようにスロットを形成する。例えばエッチング法を用いてスロット部分の導体を除去する。このスロットが形成された第２導体層５４上には、誘電率の高い絶縁材料例えばエポキシ系樹脂を用いた絶縁膜を形成する。なお、絶縁膜は、ベース基板の両面側に形成しても良い。この場合、第１導体層５２上に形成された絶縁膜によって第１導体層５２を保護することができる。絶縁膜形成後、第２導体層５４上に形成された絶縁膜を、第２導体層５４が露出するまで研磨する。これにより、第２誘電体層５５を形成できるとともに、第２導体層５４と第２誘電体層５５との段差がなくなり、ビルドアップ形成面として用いられる平坦化面を形成できる。

ビルドアップ形成面上には、第３誘電体層５６が積層され、この第３誘電体層５６上に、薄膜形成技術によって、共振電極５７１や引き出し線路電極５７２a，５７２b，５７２c、接地電極５７４，５７５、コンデンサ電極５７６が形成される。この共振電極５７１や引き出し線路電極５７２a，５７２b，５７２c、コンデンサ電極５７６は、スロット内に含まれるように形成される。

第３誘電体層５６は、低誘電損失（低tanδ）の材料、すなわち高周波特性に優れた有機材料により形成されていることが好ましく、また、耐熱性及び耐薬品性を有する有機材料により形成されていることが好ましい。このような有機材料としては、例えばベンゾシクブテン（ＢＣＢ）や、ポリイミド、ポリノルボルネン（ＰＮＢ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂等を挙げることができる。そして、第３誘電体層５６は、このような有機材料を、例えばスピンコート法や、カーテンコート法、ロールコート法、ディップコート法等の塗布均一性及び膜厚制御に優れた方法を用いて、ビルドアップ形成面上に精度良く形成することができる。なお、第３誘電体層５６の厚さは、例えば５μｍ乃至２０μｍとする。

次に、第３誘電体層５６上に、例えばニッケルや銅等からなる導電膜を全面に亘って成膜する。その後、上述したように、フォトリソグラフィ技術を用いて、第３導体層５７の導体パターンを形成する。すなわち、所定の形状にパターニングされたフォトレジストをマスクとして、この導電膜をエッチングすることによって、共振電極５７１や引き出し線路電極５７２a，５７２b，５７２c、接地電極５７４，５７５、コンデンサ電極５７６を形成する。

例えば硫酸銅溶液を用いた電解メッキにより、数μｍ程度の銅からなる導電膜を成膜してエッチングすることにより、共振電極５７１や引き出し線路電極５７２a，５７２b，５７２c、接地電極５７４，５７５、コンデンサ電極５７６を形成する。なお、第３導体層５７の厚さは、例えば１μｍ乃至２０μｍとする。

また、第３誘電体層５６にビア６２を設けて、第２導体層５４と接地電極５７４，５７５を接続する。

コンデンサ電極５７６上には、窒化タンタル（ＴａＮ）膜５７７uを形成する。窒化タンタル膜５７７uは、ＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)やスパッタリングあるいは蒸着法等によって形成できる。この窒化タンタル膜５７７uの表層部を陽極酸化して、高誘電率かつ低損失な高誘電体材料である酸化タンタル（Ｔａ₂Ｏ₅）膜５７７tとする。さらに、酸化タンタル膜上に酸化タンタルコンデンサの他方の電極となる配線膜５７７sを形成することで、コンデンサＣsを生成できる。このように、コンデンサＣsを内蔵させることで、外付け部品等を用いる場合に比べて配線が短くなり、寄生容量等を抑えることができる。また、部品点数が少なくなるので、小型化や低コスト化が可能となる。

コンデンサＣsを形成した第３導体層上に上述した有機材料からなる第４誘電体層５８を形成した後に、例えばニッケルや銅等からなる導電膜を全面にわたって成膜する。その後、上述のようにフォトリソグラフィ技術を用いて、共振電極５９１やコイルパターン５９２a，５９２b、端子電極５９３a、接地電極５９３b，５９４，５９５の導体パターンを形成する。ここで、共振電極５９１やコイルパターン５９２a，５９２b等は、スロット内に含まれるように形成する。なお、第４誘電体層５８や第４導体層５９の厚さは、例えば５μｍ〜２０μｍとする。

第４誘電体層５８には、ビア６０，６１，６２を形成して、ビア６０によって引き出し線路電極５７２aと線路電極１９２a、引き出し線路電極５７２bと線路電極１９２b、およびコンデンサ電極５７６と端子電極５９３aをそれぞれ導通させる。また、ビア６１によって、配線膜５７７sと接地電極５９３bを導通させる。さらに、ビア６２によって接地電極５７４と接地電極５９４を導通させるとともに、接地電極５７５と接地電極５９５を導通させる。

このように、平衡側伝送線路の両端にコイルパターンを形成してインダクタを挿入することで、バランと平衡線路とのインピーダンスを整合させて反射を少なくできる。また、不平衡側伝送線路と平衡側伝送線路によってマイクロストリップライン共振器が形成されて、不平衡側伝送線路の端子Ｐ１側の端部と接地間にコンデンサＣsを設けることで、マイクロストリップライン共振器での共振周波数が低くされる。すなわち、バラン５０は帯域通過フィルタ特性を有し、所望の周波数の信号を通過させることができる。また、この所望の周波数の信号を通過させる際に、マイクロストリップライン共振器の共振電極を短くできるので、小型化が可能となる。さらに、バラン５０は、積層基板に薄膜パターニング技術を用いてバラン５０を形成するため、高精度かつ、薄型化が可能となる。

なお、図１０は第１の形態のバラン５０に関する通過特性を示しており、例えば平衡線路側のインピーダンスを５０Ω、不平衡線路側のインピーダンスを（２３．６−１４５．６ｊ）Ωとしたとき、通過域が２．５ＧＨｚであり損失が−２ｄＢとなり、低損失のフィルタとして動作させることができる。図１１は反射特性を示しており、実線は平衡側からの反射特性、破線は不平衡側からの反射特性である。平衡側からの反射特性は、２．５ＧＨｚで、反射を−１５〜−３５ｄＢ程度と少なくできる。また、不平衡側からの反射特性は、２．５ＧＨｚで、反射を−１３ｄＢ程度と少なくできる。また、図１２は、平衡側出力の位相差特性を示しており、位相差を±２．５度以内とすることができる。

ところで、第１の形態では、ＲＦＩＣ５に対して電力供給を行わない場合の構成を示しているが、次に第２の形態として、ＲＦＩＣ５に対して電力供給を行うことができるバラン５０ｂについて説明する。

図１３は、第２の形態の構成を示す平面図であり、図１４は等価回路を示している。この場合、第４導体層５９にインダクタＬcを構成するコイルパターン５９２cを設けるものとし、平衡線路側の伝送線路となる共振電極５７１の中点には、ループ形状の外縁側に、コイルパターン５９２cとの接続のための引き出し線路電極５７２dを設け、引き出し線路電極５７２dとコイルパターン５９２cの一方の端部をビア６０で接続する。また、コイルパターン５９２cの他方の端子は、電力供給端子Ｐ４として用いる。

この電力供給端子Ｐ４に直流電源８を接続して電力供給を行うと、インダクタＬcがチョークコイルとして動作してノイズを軽減させることができる。また、共振電極５７１の中点は、直流電源８から供給された電力の電位に固定される。

ところで、第２の形態において、インダクタＬcはマイクロストリップラインとなることから、コイルパターン５９２cと引き出し線路電極５７２dの長さによっては、共振を生じてバランの特性に悪影響を及ぼしてしまうおそれがある。例えば長さが通過させる周波数の（１／４）波長となったときには共振を生じてバランの特性が所望の特性とは異なるものとなってしまうおそれがある。そこで、第３の形態として、インダクタＬcの共振による影響を防止できるバラン５０ｃの構成について説明する。

図１５は、第３の形態の構成を示す平面図であり、図１６は等価回路を示している。この場合、共振電極５７１の中点とコイルパターン５９２cを接続する引き出し線路電極５７２dにコンデンサ電極５７２eを設ける。また、第４導体層５９には、コンデンサ電極５７２eと対向する位置に接地電極５９２eを設ける。コンデンサ電極５７２eと接地電極５９２e間にはコンデンサＣrを設ける。なお、コンデンサＣrは、コンデンサＣsと同様にして形成できる。

このように、インダクタＬcと共振電極５７１との接続部分を、コンデンサＣrを介して接地することで、コンデンサＣrが平滑コンデンサとして働き、共振による影響が共振電極５７１側に加わることを防止して、フィルタ機能を有した良好な特性のバランを提供できる。

なお、上述の形態では、伝送線路をマクロストリップラインで構成する場合を示しているが、第４導体層５９上に誘電体層や接地導体層を設けて伝送線路をストリップラインとして構成するものとしても良い。また、共振電極５７１，５９１はループ形状に形成したが、メアンダ形状やスパイラル形状とすれば、バランを大きくしなくとも通過させる周波数を低くできる。

以上のように、本発明にかかるバランは、マイクロ波やミリ波等の高周波信号の不平衡平衡変換やフィルタ処理を行うときに有用であり、携帯電話や無線ＬＡＮ，ＧＰＳなど高周波信号を用いる携帯用機器に好適である。

バランを用いた機器の構成の一部を示す図である。共振器フィルタの等価回路を示す図である。バランの等価回路を示す図である。バランの導出過程を説明するための図である。バランのトランス機能を説明するための図である。インダクタを設けた構成を示す図である。第１の形態の構成を示す図である。Ａ−Ａ’位置での断面概略図である。第１の形態の分解斜視図である。第１の形態の通過特性を示す図である。第１の形態の反射特性を示す図である。第１の形態の位相差特性を示す図である。第２の形態の構成を示す図である。第２の形態の等価回路を示す図である。第３の形態の構成を示す図である。第３の形態の等価回路を示す図である。通信システムで用いられる機器の構成の一部を示す図である。従来のバランの構成を示す図である。Ａ−Ａ’位置での断面概略図である。Ｂ−Ｂ’位置での断面概略図である。従来のバランの等価回路を示す図である。通信システムの他の構成の一部を示す図である。

符号の説明

５・・・高周波信号処理用集積回路、６・・・入出力端子、７・・・帯域通過フィルタ、８・・・直流電源、１０，５０，５０b・・・バラン、１１，５１・・・積層基板、１２，１５・・・導体層、１３，１４・・・誘電体層、２０，６０，６１，６２・・・ビア、５０bl，５０bl-a，５０bl-b，５０ubl，１５１，１５２・・・伝送線路、５２・・・第１導体層、５３・・・第１誘電体層、５４・・・第２導体層、５５・・・第２誘電体層、５６・・・第３誘電体層、５７・・・第３導体層、５８・・・第４誘電体層、５９・・・第４導体層、１９２a，１９２b・・・線路電極、５７１，５９１・・・共振電極、５７２a，５７２b，５７２c，５７２d・・・引き出し線路電極、５７２e，５７６・・・コンデンサ電極、５７４，５７５，５９２d，５９２e，５９３b，５９４，５９５，・・・接地電極、５７７ｓ・・・配線膜、５７７ｔ・・・酸化タンタル膜、５７７ｕ・・・窒化タンタル膜、５９２a，５９２b，５９２c・・・コイルパターン、５９３a・・・端子電極

Claims

誘電体層と導体層を複数積層してなる積層基板に、一端が不平衡線路接続端子と接続されて他端が接地された不平衡側伝送線路と、前記誘電体層を介して前記不平衡側伝送線路と対向し、両端が平衡線路接続端子と接続される平衡側伝送線路を、マイクロストリップラインあるいはストリップラインで形成し、
前記平衡側伝送線路の中点を固定電位とし、
前記平衡側伝送線路の各端部にコイルパターンを形成してインダクタを挿入した
ことを特徴とするバラン。
前記不平衡側伝送線路と平衡側伝送線路の対向部分の平面形状をループ形状とし、該ループ形状の開放側に前記コイルパターンを形成した
ことを特徴とする請求項１記載のバラン。
前記不平衡側伝送線路の端部間にコンデンサを形成した
ことを特徴とする請求項１記載のバラン。
前記平衡側伝送線路の中点にコイルパターンを形成してインダクタを挿入し、該インダクタを介して直流入力を行うようにした
ことを特徴とする請求項１記載のバラン。
前記不平衡側伝送線路と平衡側伝送線路の対向部分の平面形状をループ形状とし、該ループ形状の前記平衡側伝送線路の外縁側中点に前記コイルパターンを形成した
ことを特徴とする請求項４記載のバラン。
前記平衡側伝送線路の中点と接地間にコンデンサを形成した
ことを特徴とする請求項４記載のバラン。
前記マイクロストリップラインあるいはストリップラインを構成する導体層間に位置する導体層にスロットを形成し、
前記スロット内に前記不平衡側伝送線路と前記平衡側伝送線路と前記インダクタを設けた
ことを特徴とする請求項１記載のバラン。