JP2000236203A - 広帯域伝送ライン・バラン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】数ＭＨｚ乃至数ＧＨｚの周波数範囲において動
作可能な広帯域伝送ライン・バランを低コストで実現す
る。 【解決手段】同軸伝送ライン１０の外部導体１１と導電
性ハウジング１４の内部表面１９との間のインピーダン
スＺ１と、導電性ロッド１８の先端１７と導電性ハウジ
ング１４の内部表面１９との間のインピーダンスＺ２が
ほぼ等しくなるようにする。外部導体１１の先端１２と
導電性ロッドの先端１７は、ハウジングの内部のほぼ中
央において間隙が設けられて結合されている。この構成
により、数ＭＨｚ乃至数ＧＨｚの周波数範囲の平衡信号
が、同軸ライン１０の外部導体１１の先端１２と導電性
ロッド１８の先端１７との間の小さな間隙から取り出さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はバランに関するもの
であり、とりわけ、マイクロ波及びミリメートル波周波
数ミクサにおける利用に適合するような広帯域バランに
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電気信号は、あらゆる伝送状況において
パワーを最大にするために、平衡にする必要がある。信
号を平衡にするための装置として、バランがある。バラ
ンは、例えば、局部発振器の不平衡同軸信号を平衡モー
ドに変換し、平衡モード信号によるダイオードのスイッ
チングを可能にする。

【０００３】ダイオード・ベースの周波数ミクサの場
合、一般に、不平衡同軸の局部発振器信号を、ダイオー
ドをスイッチする平衡モード信号に変換するには、バラ
ンが必要になる。バランは、ＲＦ入力信号にも利用する
ことが可能である。２つのバラン出力間における電気的
平衡度は、入力信号エネルギが他のミクサ・ポートから
出力されるのを阻止する上で極めて重要である。原則的
にバランは、機能を劣化させるような大きい反射または
挿入損失を生じさせてはならない。

【０００４】現在では、Ｍａｒｃｈａｎｄバランが約２
ＧＨｚ〜５０ＧＨｚのミクサに用いられている。Ｍａｒ
ｃｈａｎｄバランは、それぞれが１／４波長の長さを持
つ２つの結合されたセクションから構成される。各セク
ションは、一方の端子が接地され、負荷が、接地された
端子の反対側の端子間に接続されている（並列ライン・
バランのように、２つの負荷を駆動する位相分割器とし
て用いることも可能である）。この構造は、通常バラン
が搭載されるハウジングである接地面によって包囲され
ている。このタイプのバランは、最大帯域幅が１０対１
に制限される。２０ＧＨｚ〜５０ＧＨｚのＲＦ信号の場
合、ＲＦ周波数をさらに高めるために、負荷発振器の第
３高調波を利用してこれをＲＦ周波数と混合する。しか
し、こうした周波数の拡大は、変換損失の悪化及びノイ
ズの増大問題という犠牲を払うことになる。

【０００５】広帯域ミクサに一般に用いられるもう一つ
のバランは、マイクロストリップ・バランである。マイ
クロストリップ・バランには、テーパ状のマイクロスト
リップ接地面が必要とされる。このバランを備えたミク
サでは、約２６対１までの帯域幅が得られる。このバラ
ンは、適正に機能するためには、電気的長さがほぼ波長
以上でなければならない。結果として、実際の利用は、
マイクロ波周波数以上に制限されることになる。

【０００６】現在のところ、広帯域計器の総帯域幅を実
現するため、かさとコストを増大させて、広帯域計器に
２つ以上のバラン及び関連ミクサが組み込まれている。
携帯機器への用途が増加するにつれて、かさ及びコスト
の低減が不可欠になる。

【０００７】ミリメートル波からマイクロ波までの広い
周波数範囲にわたって実施可能なバランが従来から必要
とされており、今もなおその要求は増加している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ミリ
メートルの波長から１０ＧＨｚ未満にわたる範囲で動作
可能な単一広帯域バランを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、ＭＨｚ
周波数から１０ＧＨｚ以上の周波数にわたる範囲で動作
可能な広帯域バランが得られる。本発明によれば、さら
に、導電性ハウジングと、導電性ハウジングに電気的に
接続された同軸伝送ラインを備えた、伝送ライン・バラ
ンが得られる。同軸伝送ラインの外部導体の先端は、導
電性ハウジング内のフェライト・ビード及びポリアイア
ン・コーン（polyiron cone）を貫通している。導電性
ロッドが、導電性ハウジングの反対側の端部に挿入さ
れ、導電性ハウジングと電気的に接続されている。該導
電性ロッドは、導電性ハウジング内の第２のフェライト
・ビード及び第２のポリアイアン・コーンを貫通してい
る。導電性ロッドの先端は、比較的小さな間隙が同軸ラ
インの先端との間に形成されるようにして、導電性ハウ
ジングのほぼ中心部分において第１の伝送ラインの内部
導体に結合するような電気接点を形成し、数ＭＨｚ〜数
ＧＨｚの周波数範囲内の平衡広帯域出力信号を送り出
す。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１Ａ及び図１Ｂには、本発明に
よるバランの機械的構成について描かれている。同軸コ
ネクタ９は、それに接続された同軸伝送ライン１０に入
力信号を送り出すが、同軸伝送ライン１０は、外部導体
１１と内部導体１３を備えている。同軸伝送ライン１０
は、導電性ハウジング１４の一方の端部を貫通してお
り、導電性ハウジング１４は、同軸伝送ライン１０の外
部導体１１との接触を介して、同軸伝送ライン１０に電
気的に結合されている。

【００１１】同軸伝送ライン１０の外部導体１１は、導
電性ハウジング１４内において、組をなす１つ以上のフ
ェライト・ビードを含む第１のフェライト手段１５と、
ポリアイアン・コーンを含む第１のポリアイアン手段１
６Ａを通る先端１２を備えている。

【００１２】導電性ロッド１８が、導電性ハウジング１
４の反対側の端部に位置し、それに対して電気的に接続
されている。導電性ロッド１８は、導電性ハウジング１
４の壁を貫通し、導電性ハウジング内において、組をな
す１つ以上のフェライト・ビードを含む第２組のフェラ
イト手段１５Ｂと、第２のポリアイアン手段１６Ｂを貫
通しており、導電性ロッド１８の先端１７は、比較的小
さな間隙２１が同軸ライン１０と導電性ロッド１８の先
端１７との間に形成されるように、ハウジング１４のほ
ぼ中心部分において同軸伝送ライン１０の内部導体１３
に接続する電気接点を形成し、数ＭＨｚ〜数ＧＨｚの周
波数範囲内の平衡広帯域出力信号を送り出す。

【００１３】望ましい実施態様の場合、導電性ロッド１
８の先端１７は、ドリル加工されて、交差した溝が入れ
られており、ハウジング１４のほぼ中心において同軸ラ
イン１０の内部導体１３に接続する、標準的な雌形電気
接点をもたらすように形成される。導電性ロッド１８
は、望ましい実施態様の場合、ハウジング１４にねじ込
まれるネジ２０によって、ハウジング１４にしっかりと
挿入される。

【００１４】平衡出力信号は、同軸ラインの外部導体１
１の先端１２と導電性ロッド１８の先端１７との間の小
さい間隙２１の両端間で取り出される（図１Ｂを参照さ
れたい）。

【００１５】本発明によって得られるバランの等価電気
配線略図２Ａ及び図２Ｂが示されている。Ｖｓ及びＲｓ
は、不平衡信号発生器の電源電圧及び抵抗である。伝送
ラインは、入力コネクタを通る同軸フィード・ライン２
２を表している。平衡出力は、回路図２Ｂの２３、２４
で示されている。

【００１６】導電性ハウジング１４の内部表面１９は大
地電位であるとみなされる。Ｚ１は、同軸ラインの外部
導体の先端からアースまでのインピーダンスを表してい
る。Ｚ２は、導電性ロッドの先端からアースまでのイン
ピーダンスを表している。

【００１７】Ｚ１は、理論的にはＺ２と等しくなるはず
である。Ｚ１がＺ２に等しくない場合、電気的に対称で
はなく、出力における平衡が完全ではない。さらに、Ｚ
１及びＺ２は、装置の特性インピーダンスに比べて大き
くなければならない。

【００１８】組をなすフェライト・ビードを含む第１と
第２のフェライト手段１５Ａ、１５Ｂは、Ｚ１及びＺ２
を、周波数範囲の低端において大きくするために利用さ
れる。望ましい実施態様の場合、フェライト・ビードに
よって、数ＭＨｚ〜ＧＨｚにわたって、かなりの大きさ
の直列インピーダンスが生じる。この周波数範囲を超え
ると、組をなすポリアイアン・コーンを含む第１及び第
２のポリアイアン手段１６Ａ、１６Ｂによって、大電流
が流れるのを阻止するかなりの大きさの直列インピーダ
ンスが得られる。

【００１９】ポリアイアン・コーンの機能は、導電性ロ
ッド１８を内部導体とし、導電性ハウジングの内部表面
１９を外部導体とするように形成された伝送ラインを考
えることによって理解することができる。ロッド及びハ
ウジングの寸法は、この伝送ラインの特性インピーダン
スがＲｓを超えるように選択される。ポリアイアン・コ
ーンは、機能的にスライディング・ロードにおける負荷
要素と同様の、整合負荷の働きをする。動作周波数範囲
にわたって、これは、伝送線の特性インピーダンスにほ
ぼ等しい高インピーダンスＺ１を示す。

【００２０】同軸伝送ライン１０の外部導体１１と導電
性ハウジング１４の内部表面１９の間に、同様の伝送ラ
インが存在する。対称性が得られる程度まで、Ｚ１とＺ
２がほぼ等しくなることによって、良好な平衡が実現す
る。

【００２１】本発明によれば、ミリメートル波からマイ
クロ波にわたる広帯域ミクサが得られ、さらに、大幅に
拡大された低周波性能が得られる。通常の当該技術者に
は、本明細書に教示の本発明に関するそれ以外の構成も
明らかであり、本明細書に記載の原理を取り入れた全て
の実施態様は、付属の請求項に包含されるものとする。

【００２２】〔実施態様〕なお、本発明の実施態様の例
を以下に示す。

【００２３】〔実施態様１〕広帯域伝送ライン・バラン
であって、導電性ハウジングと、内部導体及び外部導体
を備えた同軸の第１の伝送ラインであって、前記外部導
体に前記導電性ハウジングが電気的に接続されており、
前記外部導体の先端が、前記導電性ハウジング内に設け
られた第１の組をなす１つ以上のフェライト・ビードを
含む第１のフェライト手段及び第１のポリアイアン・コ
ーンを含む第１のポリアイアン手段を貫通している、広
帯域信号を前記導電性ハウジングの第１の端部に入力す
るための第１の伝送ラインと、前記導電性ハウジングに
挿入されて、前記導電性ハウジングに電気的に接続され
ている導電性ロッドとを設けて成り、前記導電性ロッド
は、前記導電性ハウジング内に設けられた第２の組をな
す１つ以上のフェライト・ビード及び第２のポリアイア
ン・コーンを貫通していることと、前記導電性ロッドの
先端は、比較的小さな間隙が前記第１の伝送ラインの前
記外部導体の前記先端との間に形成されるように、前記
導電性ハウジングのほぼ中央部において前記第１の伝送
ラインの前記内部導体に接続する電気接点を形成し、数
ＭＨｚ乃至数ＧＨｚの周波数範囲の平衡広帯域出力信号
を送り出すことを特徴とする広帯域伝送ライン・バラ
ン。 〔実施態様２〕前記第１と第２のフェライト・ビードに
よって、それぞれ、数ＭＨｚ乃至数ＧＨｚの周波数範囲
内において、かなりの大きさの直列インピーダンスが生
じることを特徴とする、実施態様１に記載の広帯域伝送
ライン・バラン。 〔実施態様３〕前記第１と第２のポリアイアン・コーン
によって、数ＧＨｚの範囲を超えた時に、ハウジング内
に大電流が流れるのが阻止される程度のかなりの大きさ
の直列インピーダンスが生じることを特徴とする、実施
態様１または実施態様２に記載の広帯域伝送ライン・バ
ラン。 〔実施態様４〕 入力インピーダンスＲｓを有すること
と、前記導電性ロッドが内部導体になり、前記導電性ハ
ウジングの内部表面が外部導体となって、前記入力イン
ピーダンスＲｓを超える入力インピーダンスＺ２を有す
る第２の伝送ラインが形成されることと、前記第１の伝
送ラインの前記外部導体と前記導電性ハウジングの内部
表面によって、インピーダンスＺ２にほぼ等しい入力イ
ンピーダンスＺ１を有する同軸伝送ラインが形成される
ことを特徴とする、実施態様１乃至実施態様３のいずれ
か一項に記載の広帯域伝送ライン・バラン。 〔実施態様５〕前記第１の伝送ラインの先端が、特性イ
ンピーダンスＺｏにほぼ等しい入力インピーダンスＺ１
を備えることを特徴とする、実施態様１乃至実施態様４
のいずれか一項に記載の広帯域伝送ライン・バラン。 〔実施態様６〕前記第２の伝送ラインの先端が、インピ
ーダンスＺ１にほぼ等しいインピーダンスＺ２を備え、
前記周波数範囲にわたって平衡出力を送り出すことを特
徴とする、実施態様１乃至実施態様５のいずれか一項に
記載の広帯域伝送ライン・バラン。 〔実施態様７〕Ｚ１が、第１の伝送ラインの外部導体の
先端からアースまでのインピーダンスを表すことを特徴
とする、実施態様１乃至実施態様６のいずれか一項に記
載の広帯域伝送ライン・バラン。 〔実施態様８〕Ｚ２が、第２の導電性ロッドの先端から
アースまでのインピーダンスを表すことを特徴とする、
実施態様１乃至実施態様７のいずれか一項に記載の広帯
域伝送ライン・バラン。 〔実施態様９〕前記フェライト・ビードによって、周波
数範囲の下方端においてＺ１及びＺ２が大きくなること
を特徴とする、実施態様１乃至実施態様８のいずれか一
項に記載の広帯域伝送ライン・バラン。 〔実施態様１０〕前記第２の伝送ラインは、前記導電性
ロッドが内部導体になり、前記導電性ハウジングの内部
表面が外部導体となって、Ｒｓを超える入力インピーダ
ンスＺ２を備えるように形成されることと、前記第１の
伝送ラインは、該第１の伝送ラインの前記外部導体と前
記導電性ハウジングの内部表面によって、インピーダン
スＺ２にほぼ等しい入力インピーダンスＺ１を備えるよ
うに形成されることを特徴とする、実施態様１乃至実施
態様９のいずれか一項に記載の広帯域伝送ライン・バラ
ン。

【図面の簡単な説明】

【図１Ａ】望ましい実施態様における本発明の機械的構
造を示す図である。

【図１Ｂ】望ましい実施態様における本発明の機械的構
造を示す図である。

【図２Ａ】望ましい実施態様の等価電気回路を示す図で
ある。

【図２Ｂ】望ましい実施態様の等価電気回路を示す図で
ある。

【符号の説明】

１１：外部導体 １２：外部導体の先端 １３：内部導体 １４：導電性ハウジング １５Ａ、１５Ｂ：フェライト手段 １６Ａ、１６Ｂ：ポリアイアン手段 １７：導電性ロッドの先端 １８：導電性ロッド １９：導電性ハウジングの内部表面 ２０：ネジ ２１：間隙 ２３、２４：平衡出力

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 399117121 395 Ｐａｇｅ Ｍｉｌｌ Ｒｏａｄ Ｐ ａｌｏ Ａｌｔｏ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ Ｕ．Ｓ．Ａ. (72)発明者 ジュリウス・ケー・ボッカ アメリカ合衆国カリフォルニア州サンタロ ーザ キャリッジ・レイン 5120

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】広帯域伝送ライン・バランであって、 導電性ハウジングと、 内部導体及び外部導体を備えた同軸の第１の伝送ライン
   であって、前記外部導体に前記導電性ハウジングが電気
   的に接続されており、前記外部導体の先端が、前記導電
   性ハウジング内に設けられた第１の組をなす１つ以上の
   フェライト・ビードを含む第１のフェライト手段及び第
   １のポリアイアン・コーンを含む第１のポリアイアン手
   段を貫通している、広帯域信号を前記導電性ハウジング
   の第１の端部に入力するための第１の伝送ラインと、 前記導電性ハウジングに挿入されて、前記導電性ハウジ
   ングに電気的に接続されている導電性ロッドとを設けて
   成り、 前記導電性ロッドは、前記導電性ハウジング内に設けら
   れた第２の組をなす１つ以上のフェライト・ビード及び
   第２のポリアイアン・コーンを貫通していることと、前
   記導電性ロッドの先端は、比較的小さな間隙が前記第１
   の伝送ラインの前記外部導体の前記先端との間に形成さ
   れるように、前記導電性ハウジングのほぼ中央部におい
   て前記第１の伝送ラインの前記内部導体に接続する電気
   接点を形成し、数ＭＨｚ乃至数ＧＨｚの周波数範囲の平
   衡広帯域出力信号を送り出すことを特徴とする広帯域伝
   送ライン・バラン。