JPH0946106A

JPH0946106A - バラントランス

Info

Publication number: JPH0946106A
Application number: JP7191586A
Authority: JP
Inventors: Haruo Takeda; 陽夫武田
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1995-07-27
Filing date: 1995-07-27
Publication date: 1997-02-14
Anticipated expiration: 2015-07-27
Also published as: JP2669405B2

Abstract

(57)【要約】【課題】電力増幅器において、従来構造に比べて構成
部品の製造に手間がかからず、また部品の実装も不要と
なるバラントランスを得る。【解決手段】アイソレーショントランス２３を、プリ
ント基板５の両面に形成した導電パターン２１，２２に
よって構成する。さらに、インダクタンス２７を、プリ
ント基板の両面で前記導電パターンを接地パターン２
４，２４に接続する導電パターン２５，２６によって構
成する。また、第２層面のアイソレーショントランスの
出力端子を第１層面に導くためのスルーホール２８を設
ける。そして、これらのアイソレーショントランスとイ
ンダクタンスとを組合わせることにより、広帯域特性を
もつバラントランスを構成する。また、この基板両面で
の各パターンの寸法を変えることにより、任意の出力イ
ンピーダンスを設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、テレビジョン放送
用の固体化送信機用電力増幅器等において、不平衡線路
から平衡線路への変換器として用いるバラントランス
（Ｂａｌｕｎｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）に関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえばテレビジョン放送用の固体化送
信機用電力増幅器には、最終段トランジスタとして出力
電力１００Ｗクラスの高周波電力用トランジスタ（以
下、ＲＦパワートランジスタという）が用いられる。こ
のような大電力のＲＦパワートランジスタは、入出力イ
ンピーダンスが数Ωと低く、たとえば５０Ωの伝送線路
と接続するためには、変換比の大きいインピーダンス整
合回路が必要となり、広帯域性や回路損失の面で不利と
なる。

【０００３】このため、上述したＲＦパワートランジス
タの入出力インピーダンスを高くする方法として、その
トランジスタをプッシュプルトランジスタを用いて構成
することが知られている。特に、このようなプッシュプ
ルトランジスタを用いると、二つのトランジスタをそれ
ぞれ０°と１８０°との逆位相で等振幅のバランス動作
させるものであり、その入出力には平衡形線路による接
続が必要となる。

【０００４】上述したような電力増幅器において、たと
えば同軸線路やマイクロストリップラインの不平衡線路
から平衡線路への変換器として、バラントランスがあ
る。このようなバラントランスとしては従来、フェライ
トコアを用いたものや同軸ケーブルを用いたものが知ら
れている。

【０００５】図５ないし図７は従来のフェライトコアを
用いたバラントランスの一例を示すものであって、図５
はこのバラントランスの電力増幅器用基板への実装例を
示す概略図、図６はこのバラントランスの斜視図、図７
はこのバラントランスの等価回路図である。

【０００６】これらの図において、符号１で示すバラン
トランスは、フェライトコア２に二本のより線３，４を
巻き付けて構成される。そして、一方のより線３の端部
３ａはプリント基板５上の入力端子６に半田付けされ、
端部３ｂは出力端子７に半田付けされる。

【０００７】また、他方のより線４の端部４ａは接地端
子に半田付けされ、端部４ｂは出力端子８に半田付けさ
れる。さらに、これら出力端子７，８は、プッシュプル
トランジスタ９のベースに導電パターンを介して接続さ
れている。

【０００８】図８ないし図９は従来の同軸ケーブルを用
いたバラントランスを示すものであって、図８はこのバ
ラントランスの電力増幅器用基板への実装例を示す概略
図、図９はこのバラントランスの等価回路図である。

【０００９】これらの図において、１０はバラントラン
ス、１１はこれに用いられるセミリジッド同軸ケーブル
で、前記プリント基板５上に曲げ加工を施されて実装さ
れている。すなわち、二本の同軸ケーブル１１，１１の
各端部は、プリント基板５上の入力端子６、接地端子、
出力端子７，８に接続され、これらの出力端子７，８
が、プッシュプルトランジスタ９のベースに導電パター
ンを介して接続されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の構造に
おいて、前者のバラントランス１では、フェライトコア
２に二本のより線３，４として、たとえば銅線（以下、
銅線という）を巻付けたものであって、これらの銅線
３，４にはポリウレタン等の保護被膜があり、各端子へ
の半田付けにあたっては、銅線の端部の被膜を剥ぐ処理
が必要であった。

【００１１】また、後者のバラントランス１０では、部
品の実装にあたって、セミリジッド同軸ケーブル１１を
曲げ加工する必要があり、しかもこの同軸ケーブル１１
の両端での内部導体を数ｍｍ程度残す処理も必要であっ
た。

【００１２】そして、これらの従来のバラントランス
１，１０では、部品自体の製造に手間がかかるととも
に、プリント基板５への部品の実装も自動的に行えず、
手作業による半田付けによって行われていた。このた
め、このような従来の構造では、製造工数がかかり、製
造コストも高くなるという欠点があった。

【００１３】また、実開昭６１−４７５０２号公報に
は、二つの誘電体基板を重ね合わせ、基板上のパターン
をスルーホールを介して接続することにより、マイクロ
波平衡−不平衡変換回路を形成したものが提案されてい
る。

【００１４】さらに、実開平５−６５１０２号公報に
は、伝搬される信号の波長の１／４の長さの二本の溝を
底面の長さ方向に沿って所定間隔で設けるとともに上面
および両側面に接地パターンを設けた強誘電体部材と、
前記二本の溝にそれぞれ設けた二本の結合ラインとから
なる方向性結合部と、これら二本の結合ラインの一方が
接地されるプリント基板からなる平衡−不平衡変換器が
提案されている。

【００１５】しかしながら、このような従来の技術にお
いても、二つの誘導体基板や強誘電体部材が必要であ
り、さらにこれらの接続のために半田付け処理も必要
で、部品コスト、製造コストの面で問題であった。

【００１６】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、電力増幅器において、従来のような同軸ケーブ
ル等を用いた構造を止め、構成部品の製造に手間がかか
らず、部品の実装も不要であるバラントランスを得るこ
とを目的としている。

【００１７】

【課題を解決するための手段】このような要請に応える
ために本発明に係るバラントランスは、プリント基板の
第１層面と第２層面の両面に形成した導電層によるパタ
ーンによってブロードサイド結合形ラインとして構成さ
れるアイソレーショントランスと、このアイソレーショ
ントランスから接地パターン（アースパターン）へ接続
するように第１層面、第２層面に形成したインダクタン
スパターンと、前記アイソレーショントランスの第２層
面側の出力端子を第１層面に導くためのスルーホールと
を備える構成としている。

【００１８】また、本発明に係るバラントランスは、上
述したプリント基板の第１層面、第２層面での各部のパ
ターンの寸法を変えることにより、任意の出力インピー
ダンスを設定することができる構成としている。

【００１９】本発明によれば、プリント基板の両面に形
成した導電層によるパターンによって構成されるブロー
ドサイド結合形ラインによるアイソレーショントランス
と、インダクタンスパターンにより、広帯域特性を持つ
バラントランスを構成することができる。そして、この
ような構成では、不平衡端子から入力した信号を、平衡
端子から等振幅、逆位相の信号を出力することができ
る。

【００２０】また、このようなバラントランスでは、基
板上の各パターンの寸法を変えることにより、出力イン
ピーダンスを自由に設定することができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】図１ないし図３は本発明に係るバ
ラントランスの一つの実施の形態を示し、これらの図に
おいて、図１（ａ），（ｂ）はバラントランスを構成す
るプリント基板を表、裏面から見た平面図および底面
図、図２はその側面図、図３はバラントランスの等価回
路図である。なお、図１および図２において、斜線を付
した部分は、プリント基板上の導電層による導電パター
ンを示す。また、前述した図５以下と同一または相当す
る部分には、同一番号を付して説明は省略する。

【００２２】これらの図において、符号２０は本発明に
係るバラントランスを示し、以下に説明するようにプリ
ント基板５の基板面に以下に述べる種々の形状を有する
導電パターンを形成することによって構成している。こ
れを説明すると、プリント基板５の第１層面（基板表
面）に形成された導電パターン２１と第２層面（基板裏
面）に形成された導電パターン２２は、ブローサイド結
合形ラインをなし、アイソレーショントランス２３を形
成している。なお、このアイソレーショントランス２３
を構成する各導電パターン２１，２２のパターン幅は、
それぞれＳ１に設定されている。

【００２３】前記第１層面の導電パターン２１の一端
は、高周波信号入力端子６に接続され、第２層面の導電
パターン２２の一端は、接地パターンであるアースパタ
ーン２４に接続されることにより接地している。また、
これらの導電パターン２１，２２の他端は、アイソレー
ショントランス２３の出力端子を構成している。

【００２４】一方、前記プリント基板５の第１層面に導
電パターン２１、アースパターン２４の間を接続するよ
うに帯状に形成された導電パターン２５と、第２層面に
導電パターン２２、アースパターン２４の間を接続する
ように帯状に形成された導電パターン２６は、各アイソ
レーショントランス２３となる導電パターン２１，２２
からアースパターン２４，２４へと接続されるインダク
タンス２７として機能する。なお、このインダクタンス
２７となる各導電パターン２５，２６のパターン幅は、
それぞれＳ２に設定されている。

【００２５】前記アイソレーショントランス２３を構成
する第１層面での導電パターン２１における出力端子
は、その第１層面での導電パターン２５の一端と接続さ
れ、さらに第２層面での導電パターン２２における出力
端子は、第２層面での導電パターン２６の一端と接続さ
れる。また、これらの導電パターン２５，２６の他端
は、それぞれ第１層面、第２層面のアースパターン２
４，２４に接続されることにより接地している。

【００２６】さらに、前記アイソレーショントランス２
３を構成する第１層面での導電パターン２１の他端は、
そのまま出力端子７に接続され、一方第２層面での導電
パターン２２の他端は、プリント基板５に穿設したスル
ーホール２８を介して第１層面側に導かれ、この第１層
面に形成した出力端子８に接続されている。

【００２７】そして、このようなアイソレーショントラ
ンス２３とインダクタンス２７との組み合わせによっ
て、バラントランス２０を構成している。このとき、前
記入力端子６は不平衡端子、前記出力端子７，８は平衡
端子となっている。

【００２８】また、電力増幅器用のプッシュプルトラン
ジスタ９は、図１（ａ）、さらには図２に示すように、
ヒートシンク２９に止めねじにより取付けられている。
さらに、バラントランス２０での出力端子７，８は、プ
リント基板５上に形成した出力側の導電パターンを介し
て、このプッシュプルトランジスタ９のベースにそれぞ
れ接続されている。

【００２９】このような構成によって構成されているバ
ラントランス２０によれば、不平衡線路であるマイクロ
ストリップ線路によって入力端子６から入力された信号
は、アイソレーショントランス２３を構成する導電パタ
ーン２１と導電パターン２２とに、大きさが等しく（等
振幅）、しかも流れが逆（逆位相）となる差動型電流と
して流れる。

【００３０】ここで、上述した構成において、アイソレ
ーショントランス２３の結合が弱い等の場合には、第２
層面の導電パターン２２に同相型の電流が発生し、差動
型電流とはならない。さらに、前述した導電パターン２
５，２６からなるインダクタンス２７は、この同相型の
電流を阻止する働きを行なう。そして、このインダクタ
ンス２７の働きによって、出力端子７，８は大きさが等
しく逆位相の平衡型の出力端子が得られることになり、
バラントランス２０として機能する結果となる。

【００３１】すなわち、上述した発明の実施の形態によ
れば、バラントランス２０を、プリント基板５における
両面の導電パターン２１，２２；２５，２６によって、
アイソレーション２３、インダクタンス２７を構成する
ことにより、従来一般に用いられていたフェライトコア
への二本の銅線の巻き付けによって構成した部品、同軸
ケーブル等の部品、あるいは二つの誘電体基板や強誘電
体部材が不要となり、これらの部品の実装のための基板
への半田付けのような手作業の手間も不要となる。

【００３２】図４（ａ），（ｂ）は本発明に係るバラン
トランスの別の実施の形態を示し、この実施の形態で
は、アイソレーショントランス２３を構成する導電パタ
ーン２１，２２とインダクタンス２７を構成する導電パ
ターン２５，２６のパターン幅を、それぞれＳ３，Ｓ４
に変えることにより、バラントランス２０の出力インピ
ーダンスを変えている場合である。

【００３３】すなわち、この実施の形態では、アイソレ
ーショントランス２３とインダクタンス２７を構成する
導電パターン２１，２２；２５，２６の幅を適宜設定す
ることにより、バラントランス２０の出力インピーダン
スを変えることが可能である。この場合、プリント基板
５上へのパターン形成幅を変更しているが、このプリン
ト基板５上でのパターンの厚みと長さを変えるようにし
てもよい。

【００３４】特に、従来一般に用いていた同軸ケーブル
では、通常は線路インピーダンスを選べないため、バラ
ントランスによってインピーダンス変換をも同時に行な
う場合に制約があったが、本発明によれば、プリント基
板５上に形成する導電パターン２１，２２；２５，２６
等のパターン幅あるいはパターン厚み、長さを変えるこ
とにより、任意の線路インピーダンスを実現することが
できる。

【００３５】なお、本発明は上述した実施の形態での構
造には限定されず、バラントランス２０を構成する各部
の形状、構造等を適宜変形、変更し得ることは言うまで
もない。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係るバラン
トランスによれば、プリント基板の第１層面と第２層面
の両面に形成した導電層によるパターンからなるアイソ
レーショントランスと、このアイソレーショントランス
から接地パターンへ接続するように第１層面、第２層面
に形成したインダクタンスパターンと、アイソレーショ
ントランスの第２層面側の出力端子を第１層面に導くた
めのスルーホールとを備えた構成としているので、以下
に述べる優れた効果がある。

【００３７】すなわち、本発明によれば、導電パターン
を形成したプリント基板のみでバラントランスを製作す
ることができ、従来のようにバラントランスを形成する
ための同軸ケーブル等の実装部品や、その部品を取付け
るために半田付けを手作業で行なうなどの手間を全く必
要とせず、構成部品の製造に手間がかからず、製造工数
の削減を図れるとともに、低コストでもって、不平衡端
子から入力した信号を、平衡端子から等振幅、逆位相の
信号を出力することができ、広帯域特性を持つバラント
ランスとしての機能を発揮することができる。

【００３８】また、本発明によれば、プリント基板上の
各部のパターン寸法を変えることにより、バラントラン
スの出力インピーダンスを自由に設定できるという利点
がある。特に、従来の同軸ケーブルなどではこのような
インピーダンスは、通常は任意に選択できないものであ
り、本発明による作用効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るバラントランスの一つの実施の
形態を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は底面図である。

【図２】図１のバラントランスの側面図である。

【図３】図１、図２のバラントランスの等価回路図で
ある。

【図４】本発明に係るバラントランスの他の実施の形
態を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は底面図である。

【図５】フェライトコアを用いた従来のバラントラン
スの実装例を示す概略図である。

【図６】図５のバラントランスの斜視図である。

【図７】図５のバラントランスの等価回路図である。

【図８】同軸ケーブルを用いた従来のバラントランス
の実装例を示す平面図である。

【図９】図８のバラントランスの等価回路図である。

【符号の説明】

５…プリント基板、６…入力端子、７，８…出力端子、
９…プッシュプルトランジスタ、２０…バラントラン
ス、２１，２２…導電層によるパターン、２３…アイソ
レーショントランス、２４…アースパターン（接地パタ
ーン）、２５，２６…パターン、２７…インダクタン
ス、２８…スルーホール、２９…ヒートシンク。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】プリント基板の第１層面と第２層面との
両面に形成した導電層によるパターンによってブロード
サイド結合形ラインとして構成されるアイソレーション
トランスと、このアイソレーショントランスを構成する
基板両面の各パターンから接地パターンへ接続される第
１層面、第２層面のインダクタンスパターンと、前記第
２層面のアイソレーショントランスの出力端子を第１層
面に導くためのスルーホールを備えていることを特徴と
するバラントランス。
【請求項２】請求項１記載のバラントランスにおい
て、プリント基板の第１層面、第２層面でのパターンの寸法
を変えることにより、出力インピーダンスを任意に設定
することを特徴とするバラントランス。