JPH09252208A - トランス結合器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小形で、且つ広周波数帯域に亙って低い挿入
損失を有するトランス結合器を提供する。 【解決手段】 ポリウレタン等の絶縁材料によって皮膜
された直径０．１ｍｍの銅線によって主線路１２及び副
線路１３を構成し、これらを寄り合わせた後、それぞれ
の両端を2.0mm×1.25mm×1.0mmの矩形状を有する絶縁体
基板１１上に形成された接続端子１１ａ〜１１ｄに接続
してトランス結合器１０を構成する。これにより、主線
路１２及び副線路１３のそれぞれはインダクタを構成
し、さらにこれらの主線路１２及び副線路１３は密接し
て寄り合わされると共に、これらの間には絶縁材料が介
在されているので、主線路１２と副線路１３は誘導結合
及び容量結合をなす。従って、周知の容量誘導型トラン
ス結合器が構成され、主線路１２上を伝搬する信号が、
副線路１３に出力される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トランス結合器に
関し、特に、自動車電話及び携帯電話等の無線機器に使
用される位相分配器或いは方向性結合器等を構成するト
ランス結合器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子回路の小型化、集積化が進む
につれ、各素子部品の小型化かが望まれるようになって
きている。この様に小型化が望まれる素子部品の一つと
して、トランス結合器が知られている。

【０００３】トランス結合器の一種として、図２に示す
ような構成を有する高周波に適した方向性結合器が知ら
れている。この方向性結合器は、プリント回路基板又は
セラミック等の基板１上に主線路２と、副線路３、並び
に主線路２及び副線路３の両端の電極２ａ，２ｂ，３
ａ，３ｂとを成膜して形成されている。

【０００４】この方向性結合器は、一対のストリップ線
路２，３間の容量による電磁結合を利用したもので側結
合方向性結合器と呼ばれている。

【０００５】前述した方向性結合器は、図３に示すよう
に、回路基板４上における信号検出対象となる信号線路
５の途中を切断し、該切断位置に主線路２を介在させて
使用される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来の方向性結合器においては、図４に示すように周
波数が高くなるにつれISN-LOSSが増加し、高周波数帯域
においての使用が困難であるという問題点があった。

【０００７】例えば、９００ＭＨｚ帯用の方向性結合器
の周波数特性は図４に示すものとなる。図において、横
軸は周波数を示し、縦軸は挿入損失INS-LOSS進行波Ｐ
ｆ、反射波Ｐｒを表し、ISN-LOSSの単位は１ｄＢ／ＤＩ
Ｖ、進行波Ｐｆ及び反射波Ｐｒの単位は１０ｄＢ／ＤＩ
Ｖである。

【０００８】９０１．５ＭＨｚにおけるISN-LOSSは０．
３４２５ｄＢと小さいが、１．５ＧＨｚ付近では１ｄＢ
程度にまで増大している。一般に、方向性結合器におけ
る挿入損失INS-LOSSは低いほど良いとされている。

【０００９】本発明の目的は上記の問題点に鑑み、小形
で、且つ広周波数帯域に亙って低い挿入損失を有するト
ランス結合器を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために請求項１では、絶縁体基板上に設けられた
主線路及び該主線路にほぼ平行な副線路とからなるトラ
ンス結合器において、前記主線路及び副線路を絶縁皮膜
導線により構成し、該主線路及び副線路を寄り合わせて
なるトランス結合器を提案する。

【００１１】該トランス結合器によれば、主線路及び副
線路が絶縁皮膜導線により構成され、該主線路及び副線
路が寄り合わせてトランス結合器が形成されているの
で、前記主線路と副線路との間の隙間を最小限とするこ
とができ、前記主線路と副線路との間の静電容量を増大
することなく結合面積が増大され、前記主線路と副線路
との間の電磁結合の状態が変化される。

【００１２】また、請求項２では、請求項１記載のトラ
ンス結合器において、前記副線路に中間タップを設けた
トランス結合器を提案する。

【００１３】該トランス結合器によれば、副線路に中間
タップを設けたので、該副線路の中間タップの両側のそ
れぞれにおいて独立して信号を取り出すことができる。

【００１４】また、請求項３では、請求項１記載のトラ
ンス結合器において、絶縁皮膜導線よりなる第２副線路
を設け、該第２副線路を前記主線路及び副線路に寄り合
わせたトランス結合器を提案する。

【００１５】該トランス結合器によれば、絶縁皮膜導線
よりなる第２副線路が前記主線路及び副線路に寄り合わ
されているので、副線路及び第２副線路のそれぞれから
独立して信号を取り出すことができる。

【００１６】また、請求項４では、請求項１記載のトラ
ンス結合器において、前記副線路の一端に接続された終
端抵抗器を前記絶縁体基板上に成膜形成したトランス結
合器を提案する。

【００１７】該トランス結合器によれば、前記副線路の
一端には、前記絶縁体基板上に成膜形成された終端抵抗
器が接続され、該終端抵抗器の抵抗値を変えることによ
り整合状態が変化される。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の一
実施形態を説明する。図１は本発明の第１の実施形態の
トランス結合器１０を示す構成図、図５はその等価回路
図である。

【００１９】この第１の実施形態のトランス結合器１０
は、０．４５〜２．４ＧＨｚ程度の周波数において用い
られるように構成されている。図において、１１は例え
ばアルミナ等の誘電体からなる絶縁体基板で、2.0mm×
1.25mm×1.0mmの矩形状を有し、その上面の四隅には外
部接続用の端子１１ａ〜１１ｄが形成され、端子１１ａ
と端子１１ｂとの間には主線路１２が、また端子１１ｃ
と端子１１ｄとの間には副線路１３が接続されている。

【００２０】主線路１２及び副線路１３のそれぞれは、
直径０．１ｍｍの銅線に絶縁材料１４、例えばポリウレ
タンによって皮膜したもので、これらの主線路１２及び
副線路１３は寄り合わされている。尚、図面では主線路
１２と副線路１３の寄り線状態を誇張して図示してあ
る。

【００２１】前述の構成によれば、主線路１２及び副線
路１３のそれぞれはインダクタを構成し、さらにこれら
の主線路１２及び副線路１３は密接して寄り合わされる
と共に、これらの間には絶縁材料１４が介在されている
ので、主線路１２と副線路１３は誘導結合及び容量結合
をなす。従って、周知の容量誘導型トランス結合器が構
成され、主線路１２上を伝搬する信号が、副線路１３に
出力される。

【００２２】このトランス結合器１０を用いて、例えば
方向性結合器を構成するには、図６に示すように副線路
１３の一端側の接続端子１１ｃに終端抵抗器Ｒを接続す
れば良い。これにより、主線路１２の他端側の接続端子
１１ｂから一端側の接続端子１１ａへ向かう信号のみ
が、副線路１３の他端側の接続端子１１ｄに出力され
る。

【００２３】図７は、図６に示した方向性結合器におけ
る特性の実測値を示す図である。図において、横軸は周
波数を、また縦軸は挿入損失INS-LOSS、順方向結合度Ｐ
ｆ、及び逆方向結合度Ｐｒを表している。実測における
周波数は０．１〜３．０ＧＨｚとした。

【００２４】挿入損失INS-LOSSは周波数が変化してもほ
ぼ一定値を維持し、0.45GHz,0.9GHz,1.5GHz,1.9GHz,2.4
GHzの５つの周波数ｆ1〜ｆ5における値はそれぞれ0.04d
B,0.05dB,0.06dB,0.07dB,0.11dBとなり、非常に低損失
の値となっている。また、周波数ｆ1〜ｆ5における順方
向結合度Ｐｆは27.90dB,21.88dB,17.53dB,15.56dB,13.7
4dBとなり、逆方向結合度Ｐｒは68.89dB,55.51dB,47.55
dB,46.70dB,43.99dBとなり、分離度ISO は40.99dB,33.6
3dB,30.02dB,31.14dB,30.25dBとなった。従って、低損
失、高アイソレーションが得られ、広帯域に亙って使用
可能な小型の方向性結合器を得ることができた。

【００２５】また、主線路１２及び副線路１３を構成す
る銅線の長さ或いは銅線を皮膜する絶縁材料１４の種類
若しくは厚さ、または寄る回数等を変えることにより、
結合度及び分離度を広範囲に亙って変化させることがで
き、この場合、終端抵抗器Ｒの抵抗値を変えることによ
り、容易に整合をとることができる。さらに、１／４波
長結合線路を用いた方向性結合器に比べて実装時の占有
面積を１／１０以下に小型化することができる。

【００２６】尚、本実施形態では、終端抵抗器Ｒを基板
１１の外部に設けて方向性結合器を形成したが、図８に
示す第２の実施形態のように、基板１１上に終端抵抗器
１５を成膜形成し、この終端抵抗器１５を副線路１３の
一端に接続して整合状態を所望の値に設定しても良い。
これにより、使用する際に整合用の抵抗器を負荷する必
要がなくなると共に、最良の整合状態に設定することが
できる。

【００２７】次に、本発明の第３の実施形態を説明す
る。図９は、第３の実施形態のトランス結合器１０を示
す構成図である。図において、前述した第１の実施形態
と同一構成部分は同一符号をもって表しその説明を省略
する。また、前述した第１の実施形態と第３の実施形態
との相違点は、主線路１２及び副線路１３を構成する銅
線の太さを変えたことにある。ここでは、主線路１２及
び副線路１３を構成する銅線の太さを０．０５ｍｍとし
た。尚、図面では寄り線状態を誇張して図示してある。

【００２８】前述の構成よりなるトランス結合器１０を
用いて前述と同様に方向性結合器を構成し、その特性を
測定してみた。

【００２９】図１０は、前述した方向性結合器における
特性の実測値を示す図である。図において、横軸は周波
数を、また縦軸は挿入損失INS-LOSS、順方向結合度Ｐ
ｆ、及び逆方向結合度Ｐｒを表している。実測における
周波数は０．１〜３．０ＧＨｚとした。

【００３０】挿入損失INS-LOSSは周波数が変化してもほ
ぼ一定値を維持し、0.45GHz,0.9GHz,1.5GHz,1.9GHz,2.4
GHzの５つの周波数ｆ1〜ｆ5における値はそれぞれ0.04d
B,0.05dB,0.05dB,0.07dB,0.14dBとなり、非常に低損失
の値となっている。また、周波数ｆ1〜ｆ5における順方
向結合度Ｐｆは28.24dB,22.20dB,17.89dB,15.95dB,14.1
8dBとなり、逆方向結合度Ｐｒは39.36dB,33.32dB,28.97
dB,26.82dB,24.43dBとなり、分離度ISO は11.12dB,11.1
2dB,11.08dB,10.87dB,10.25dBとなった。従って、広帯
域に亙って使用可能な小型の方向性結合器を得ることが
できた。

【００３１】次に、本発明の第４の実施形態を説明す
る。図１１は、第４の実施形態のトランス結合器１０’
を示す構成図である。図において、前述した第３の実施
形態と同一構成部分は同一符号をもって表しその説明を
省略する。また、第３の実施形態と第４の実施形態との
相違点は、第３の実施形態の副線路１３に代えて、第４
の実施形態においては、中間タップを有する副線路１６
を設けたことにある。尚、図面では寄り線状態を誇張し
て図示してある。

【００３２】即ち、絶縁体基板１１には第５の接続端子
１１ｅが設けられ、この接続端子１１ｅに副線路１６の
中間タップが接続されている。

【００３３】前述の構成よりなるトランス結合器１０’
によれば、図１２に示すように、副線路１６の接続端子
１１ｅに終端抵抗器Ｒを接続することにより、双方向性
の方向性結合器を簡単に構成することができる。また、
位相トランスとして使用することにより、図１３に示す
ように、２個のトランス結合器１０’とダイオードブリ
ッジ２０を用いて高性能な小型の二重平衡型周波数混合
変換器（ＤＢＭ）を容易に構成することができる。ま
た、図１４に示すような小型のダブラを容易に構成する
こともできる。

【００３４】次に、本発明の第５の実施形態を説明す
る。図１５は第５の実施形態のトランス結合器１０”を
示す構成図である。図において、前述した第２の実施形
態と同一構成部分は同一符号をもって表しその説明を省
略する。また、第２の実施形態と第５の実施形態との相
違点は、主線路１２及び副線路１３に加えて第２の副線
路１７を設けたことにある。尚、図面では寄り線状態を
誇張して図示してある。

【００３５】即ち、絶縁体基板１１にはその四隅に接続
端子１１ａ〜１１ｄが設けられると共に、両端中央部に
それぞれ接続端子１１ｆ，１１ｇが設けられている。こ
こで、端子１１ｆと端子１１ｇとの間には主線路１２
が、また端子１１ｃと端子１１ｄとの間には副線路１３
が接続され、さらに端子１１ａと端子１１ｂとの間には
第２の副線路１７が接続されている。また、これらの主
線路１２、副線路１３及び第２の副線路１７は前述と同
様に寄り合わされている。

【００３６】前述の構成によれば、主線路１２、副線路
１３及び第２の副線路１７のそれぞれはインダクタを構
成し、さらにこれらの主線路１２、副線路１３及び第２
の副線路１７は密接して寄り合わされると共に、これら
の間には絶縁材料（図示せず）が介在されているので、
主線路１２、副線路１３及び第２の副線路１７は誘導結
合及び容量結合をなす。従って、周知の容量誘導型トラ
ンス結合器が構成され、主線路１２上を伝搬する信号
が、副線路１３及び第２の副線路１７に出力される。

【００３７】このトランス結合器１０”を用いて、例え
ば双方向性の方向性結合器を構成するには、図１６に示
すように副線路１３の一端側の接続端子１１ｃに終端抵
抗器Ｒを接続すると共に、第２の副線路１７の他端側の
接続端子１１ｂに終端抵抗器Ｒを接続すれば良い。これ
により、主線路１２の他端側の接続端子１１ｇから一端
側の接続端子１１ｆへ向かう信号のみが副線路１３の他
端側の接続端子１１ｄに出力され、主線路１２の一端側
の接続端子１１ｆから他端側の接続端子１１ｇへ向かう
信号のみが第２の副線路１７の一端側の接続端子１１ａ
に出力される。

【００３８】尚、前述した各実施形態は一例であり本発
明がこれに限定されることはない。例えば、寄り合わせ
た主線路及び副線路をフェライトコア等に巻き付けた
り、或いは寄り合わせた主線路及び副線路をフェライト
ビーズに通すことにより電磁結合度を増しても良い。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように本発明の請求項１記
載のトランス結合器によれば、主線路及び副線路が絶縁
皮膜導線により構成され、該主線路及び副線路が寄り合
わせてトランス結合器が形成されているので、前記主線
路と副線路との間の隙間を最小限とすることができ、前
記主線路と副線路との間の静電容量を増大することなく
結合面積が増大され、前記主線路と副線路との間の電磁
結合の状態が変化されるので、前記主線路と副線路との
間の結合度の調整範囲が広がり、結合度の周波数特性を
所望の設計値に容易に設定することができると共に、形
状を小型に形成することができる。

【００４０】また、請求項２記載のトランス結合器によ
れば、上記の効果に加えて、副線路に中間タップを設け
たため、該副線路の中間タップの両側のそれぞれにおい
て独立して信号を取り出すことができるので、双方向性
の方向性結合器等を容易に構成することができる。

【００４１】また、請求項３記載のトランス結合器によ
れば、上記の効果に加えて、絶縁皮膜導線よりなる第２
副線路が前記主線路及び副線路に寄り合わされているた
め、副線路及び第２副線路のそれぞれから独立して信号
を取り出すことができるので、双方向性の方向性結合器
等を容易に構成することができる。

【００４２】また、請求項４記載のトランス結合器によ
れば、副線路の一端に、絶縁体基板上に成膜形成された
終端抵抗器が接続されて整合状態が所望の値に設定され
るので、使用する際に整合用の抵抗器を負荷する必要が
なくなると共に、最良の整合状態に設定することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実際形態のトランス結合器を示
す構成図

【図２】従来例を示す構成図

【図３】従来例の使用例を示す図

【図４】従来例の周波数特性を示す図

【図５】本発明の第１の実施形態の等価回路を示す図

【図６】本発明の第１の実施形態における応用例である
方向性結合器を示す構成図

【図７】本発明の第１の実施形態における応用例である
方向性結合器の周波数特性を示す図

【図８】本発明の第２の実施形態の方向性結合器を示す
構成図

【図９】本発明の第３の実施形態のトランス結合器を示
す構成図

【図１０】本発明の第３の実施形態における応用例であ
る方向性結合器の周波数特性を示す図

【図１１】本発明の第４の実施形態のトランス結合器を
示す構成図

【図１２】本発明の第４の実施形態における応用例であ
る双方向性の方向性結合器を示す構成図

【図１３】本発明の第４の実施形態における応用例であ
るＤＢＭを示す構成図

【図１４】本発明の第４の実施形態における応用例であ
るダブラを示す構成図

【図１５】本発明の第５の実施形態のトランス結合器を
示す構成図

【図１６】本発明の第５の実施形態における応用例であ
る双方向性の方向性結合器を示す構成図

【符号の説明】

１０，１０’，１０”…トランス結合器、１１…絶縁体
基板、１１ａ〜１１ｇ…接続端子、１２…主線路、１３
…副線路、１５…終端抵抗器、１６…副線路、１７…副
線路、Ｒ…終端抵抗器。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁体基板上に設けられた主線路及び該
   主線路にほぼ平行な副線路とからなるトランス結合器に
   おいて、 前記主線路及び副線路を絶縁皮膜導線により構成し、 該主線路及び副線路を寄り合わせてなることを特徴とす
   るトランス結合器。
2. 【請求項２】 前記副線路に中間タップを設けたことを
   特徴とする請求項１記載のトランス結合器。
3. 【請求項３】 絶縁皮膜導線よりなる第２副線路を設
   け、該第２副線路を前記主線路及び副線路に寄り合わせ
   たことを特徴とする請求項１記載のトランス結合器。
4. 【請求項４】 前記副線路の一端に接続された終端抵抗
   器を前記絶縁体基板上に成膜形成したことを特徴とする
   請求項１記載のトランス結合器。