JPH10200360A

JPH10200360A - 積層バルントランス

Info

Publication number: JPH10200360A
Application number: JP9000733A
Authority: JP
Inventors: Nobumi Harada; 暢巳原田
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1997-01-07
Filing date: 1997-01-07
Publication date: 1998-07-31
Also published as: DE69719713D1; EP0852428A3; US5949299A; EP0852428A2; DE69719713T2; EP0852428B1

Abstract

(57)【要約】【課題】損失が小さく、かつ平衡信号端子間における位
相差やレベル差を小さく抑制でき、設計も容易となる積
層バルントランスを提供する。【解決手段】誘電体中に積層構造によりコイル４とコン
デンサＣ１とを形成してハイパスフィルタ６を構成す
る。別のコイル７とコンデンサＣ２とによりローパスフ
ィルタ９を構成する。ハイパスフィルタ６およびローパ
スフィルタ９は、各コイル４、７により生じるコイル内
側磁束の延長上にコンデンサＣ１、Ｃ２がそれぞれ存在
するように積層方向に縦並びに配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、移動体通信機器等
に用いられる積層バルントランスに関する。

【０００２】

【従来の技術】バルントランスは、グランドを基準とし
た不平衡信号を、対をなすライン間の平衡信号に変換し
たり、平衡信号を不平衡信号に変換する機能を持つもの
である。このようなバルントランスは、例えば携帯電話
や自動車電話等の移動体通信機器の送信回路、受信回路
に用いられる。

【０００３】図５（Ａ）はそのバルントランスの使用例
であって、携帯電話の送信回路の例であり、音声変調信
号３０と電圧制御発振器３１の発振信号とをミキサー３
２で混合し、ミキサー３２の出力をバンドパスフィルタ
３３に通し、その出力である不平衡信号をバルントラン
ス３４により平衡信号に変換することにより、平衡信号
入力−不平衡信号出力タイプのパワーアンプ３５に入力
させる。３６は送信信号のレベルを検出するカプラ、３
７はカプラ３６により検出された送信信号のレベルによ
りパワーアンプ３５のゲインを制御するＡＧＣ回路、３
８はローパスフィルタ、３９は送信信号と受信信号を周
波数によって分離するデュプレクサである。バルントラ
ンス３４はミキサー３２とバンドパスフィルタ３３との
間にも設けられることがある。バルントランス３４を使
用して平衡信号とし、パワーアンプ３５として平衡信号
を扱うこととすれば、不平衡信号を扱う場合に比較し
て、騒音レベルを低減できるという利点がある。

【０００４】このようなバルントランス３４として、従
来は図５（Ｂ）に示すように、平衡信号端子１ａ、１ｂ
と不平衡信号端子２との間に２組のトランス４０、４１
を設けた構成や、図５（Ｃ）に示すように、平衡信号端
子１ａ、１ｂと不平衡信号端子２との間にトランス４２
を設け、平衡信号端子間のコイル４３の中間タップをグ
ランドに接続した構成等が採用される。従来はこのよう
なバルントランスを巻線タイプで実現していたが、例え
ば特開平３−１５３０１１号公報等においては、絶縁層
間に導体パターンを形成してチップ内にコイルを内蔵さ
せた積層体によってバルントランスを構成し、これによ
り伝送線路型のトランス回路を構成したものが記載され
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来の積層体
でなるバルントランスは、小型化、量産化の面において
優れている。しかし、伝送線路型のトランスにおいて、
より良い特性を実現するには、コイル間の結合度を高く
することが求められ、積層構造では、このような高結合
を実現することが非常に難しく、巻線タイプのバルント
ランスに比べてあまり良い特性は実現されていない。す
なわち、積層構造の場合、損失が大きくなり、平衡信号
端子側を出力端子とした場合、位相差やレベル差を小さ
く抑えることができないという問題点がある。また、図
５（Ｂ）、（Ｃ）に示したトランス４０、４１あるいは
４２を構成するコイルを積層体に内蔵して巻線比やイン
ダクタンスを設定する場合、巻線比やインダクタンス値
等の設計が困難である。

【０００６】本発明は、上記した問題点に鑑み、小型
化、量産化の面において有利となる積層バルントランス
において、損失が小さく、かつ平衡信号端子間における
位相差やレベル差を小さく抑制でき、設計も容易となる
ものを提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明は、誘電体ブロックに積層構造によりコイル
とコンデンサとを形成してハイパスフィルタを構成する
と共に、別のコイルとコンデンサとによりローパスフィ
ルタを構成した構造とし、ハイパスフィルタは、そのコ
イルにより生じるコイル内側磁束の延長上にコンデンサ
が存在するように積層方向に縦並びに配置し、ローパス
フィルタのコンデンサとコイルも同様に積層方向に縦並
びに配置し、ハイパスフィルタのコイルの一端と、コン
デンサの一端とを、積層体側面の一方の平衡信号端子に
接続し、該ハイパスフィルタのコイルの他端を積層体側
面のグランド端子に接続し、ハイパスフィルタのコンデ
ンサの他端と、ローパスフィルタのコイルの一端とを、
積層体側面に設けた不平衡信号端子に接続し、ローパス
フィルタのコイルの他端とコンデンサの一端とを、積層
体側面の他方の平衡信号端子に接続し、該ローパスフィ
ルタのコンデンサの他端を積層体側面のグランド端子に
接続したことを特徴とする（請求項１）。

【０００８】また、本発明は、請求項１の積層バルント
ランスにおいて、ハイパスフィルタとローパスフィルタ
の各コンデンサを互いに横並びに配置すると共に、ハイ
パスフィルタとローパスフィルタの各コイルも互いに横
並びに配置し、コンデンサ形成側の面を実装面としたこ
とを特徴とする（請求項２）。

【０００９】

【作用】請求項１において、不平衡信号端子を入力側、
平衡信号端子を出力側とした場合、伝送される信号は、
ハイパスフィルタのコンデンサで９０度進み、ローパス
フィルタのコイルで９０度遅れるため、対をなす平衡信
号端子において、１８０度異なる平衡信号が得られる。
反対に、平衡信号端子を入力側、不平衡信号端子を出力
側とした場合、ハイパスフィルタのコンデンサを通る信
号が９０度進み、ローパスフィルタのコイルを通る信号
が９０度遅れるため、位相が合致した合成信号が不平衡
信号端子とグランドとの間に得られる。

【００１０】請求項２においては、コンデンサ側を実装
面としているので、コイルとバルントランスを実装する
基板の実装パターンとの間にコンデンサが介在してシー
ルドの役目を果たし、実装パターンから受ける動作上の
影響を低減できる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下本発明の一実施例を図面によ
り説明する。図１（Ａ）〜（Ｄ）および図２は本発明の
積層バルントランスの一実施例であり、図１（Ａ）は積
層バルントランスの斜視図、図１（Ｂ）は該積層バルン
トランスの構成図、図１（Ｃ）は該積層バルントランス
の等価回路図、図１（Ｄ）は該積層バルントランスの断
面図、図２は該積層バルントランスの積層構造を示す図
である。

【００１２】図１（Ｄ）に示すように、本実施例の積層
バルントランスは、例えば低誘電率のアルミナ等のセラ
ミックや、ガラスとセラミックの混合体でなる誘電体か
らなる積層体３中に、銀、ニッケル、銅等の金属導体パ
ターンで形成されたコイル４でなるインダクタＬ１と、
同様の導体を素材としたコンデンサ電極５ａ、５ｂでな
るコンデンサＣ１とを形成してハイパスフィルタ６を構
成する。また、コイル４やコンデンサ電極５ａ、５ｂと
同様の導体を素材とした別のコイル７でなるインダクタ
Ｌ２と、コンデンサ電極８ａ、８ｂでなるコンデンサＣ
２とにより、ローパスフィルタ９を、ハイパスフィルタ
６と横並びに構成する。コンデンサＣ１とＣ２の容量
値、インダクタＬ１とＬ２のインダクタンス値はそれぞ
れ等しくし、実施例においてはそれぞれ２ｐＦ、１８ｎ
Ｈとした。

【００１３】ハイパスフィルタ６は、そのコイル４によ
り生じるコイル内側磁束の延長上にコンデンサＣ１が存
在するように積層方向に縦並びに配置し、ローパスフィ
ルタ９のコンデンサＣ２とコイル７も同様に積層方向に
縦並びに配置する。

【００１４】図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、積層体
３の側面には、平衡信号端子１ａ、１ｂと、不平衡信号
端子２と、グランド端子１０、１１と、ダミー端子１２
とが設けられる。該ダミー端子１２は、積層バルントラ
ンスを基板に半田付けにより実装した際の取付け強度を
上げるために、基板のグランドパターン等に半田付けさ
れるものであり、ハイパスフィルタ６やローパスフィル
タ９の構成素子と接続されない。

【００１５】図１（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、ハイパ
スフィルタ６のインダクタＬ１を構成するコイル４の一
端と、コンデンサＣ１の一端とを、積層体側面の一方の
平衡信号端子１ａに接続し、該ハイパスフィルタ６のコ
イル４の他端を積層体側面のグランド端子１０に接続す
る。

【００１６】また、ハイパスフィルタ６のコンデンサＣ
１の他端と、ローパスフィルタ９のコイル７の一端と
を、積層体３の側面に設けた不平衡信号端子２に接続す
る。また、ローパスフィルタ６のコイル７の他端と、コ
ンデンサＣ２の一端とを、積層体３の側面の他方の平衡
信号端子１ｂに接続する。また、該ローパスフィルタ９
のコンデンサＣ２の他端を積層体３の側面のグランド端
子１１に接続する。

【００１７】本実施例の積層バルントランスをシート法
により作製する場合、図２（Ａ）〜（Ｈ）に示すよう
に、誘電体シート３ａ〜３ｈ上に、コイル４、７をそれ
ぞれ構成するコイルパターン４ａ〜４ｅ、７ａ〜７ｅ
や、コンデンサ電極５ａ、５ｂ、８ａ、８ｂの導体パタ
ーンを形成しておき、コイルパターン４ａ〜４ｅ、７ａ
〜７ｅの各端部ａには、下側に隣接するシートのコイル
パターンの対応する端部ｂに接続するためのスルーホー
ルａを設けておき、これらのシートを積層、圧着、焼
成、切断するか、あるいは切断後に焼成し、切断した各
チップの側面に前記端子１ａ、１ｂ、２、１０〜１２を
設けることにより、積層バルントランスが製造される。
必要な場合には、図２（Ａ）〜（Ｈ）に示す各層間ある
いは裏面に、導体パターンが形成されていない誘電体シ
ートあるいはスルーホールのみを設けた誘電体シートを
介在させて積層する。なお、図２（Ａ）の１３はこの積
層体でなるチップの方向を示すために積層体チップの１
つのコーナーの近傍に設けたマークであり、導体の印刷
によって形成される。本発明の積層バルントランスは、
印刷法によっても製造できる。

【００１８】図３（Ａ）、（Ｂ）は、３．２ｍｍ×２．
５ｍｍ×１．５ｍｍのサイズの積層バルントランスにお
いて、それぞれ図５（Ｂ）の従来例１のものを積層構造
によって実現した場合と本発明による場合のリターンロ
ス（インピーダンス不整合による反射による損失）とイ
ンサーションロスとを、８５０ＭＨｚ〜９５０ＭＨｚに
ついて比較して示す図である。これらの図から分かるよ
うに、本発明による場合には、従来例１に比較し、リタ
ーンロスが減少し、入出力比が従来例１（従来例２の場
合も同様である）の０．７〜０．８から０．２〜０．３
ｄＢ程度に減少し、インサーションロスを大幅に低減さ
せることが可能となった。

【００１９】また、図４（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ、
平衡信号端子１ａ、１ｂを出力側とした場合の各平衡信
号端子１ａ、１ｂの出力レベルの差（増幅度バランス）
と、位相差（位相バランス）を、前記周波数範囲におい
て、従来例と比較して示す図であり、携帯電話で使用す
る範囲において、従来例より大幅にレベル比、位相差が
低減された。

【００２０】また、上述した本発明の積層バルントラン
スは、ＬＣの集中定数回路を用いて積層バルントランス
を構成し、かつハイパスフィルタとローパスフィルタと
は相互に干渉しないように横並びに設けているので、設
計通りの特性が容易に得られ、設計が容易であり、ま
た、設計が容易なために、周波数範囲やインピーダンス
を容易に変更できる。

【００２１】また、ハイパスフィルタとローパスフィル
タとを横並びに配置する場合、各フィルタ６のコイル４
と横並びにコンデンサＣ２を設け、コイル７と横並びに
コンデンサＣ１を設ける配置も可能である。しかし、上
記実施例で示したように、各フィルタ６、９のコンデン
サＣ１、Ｃ２を横並びとし、かつこれらのコンデンサＣ
１、Ｃ２を実装面側とすることにより、コンデンサが基
板の実装面のパターンとコイル４、７との間に介在し、
実装面のパターンから受ける動作上の影響を低減でき
る。

【００２２】

【発明の効果】請求項１によれば、ハイパスフィルタ、
ローパスフィルタの各コイル、コンデンサをそれぞれ積
層方向に縦並びに配置したので、各フィルタのコイルに
おいて発生する磁束が他方に回り込む度合いが減少し、
これにより各フィルタ間の干渉が減少する。これによ
り、Ｌ（インダクタ）、Ｃ（コンデンサ）の特性がその
まま生かされ、設計が容易となる。また、各フィルタ間
の干渉が少なくなるため、低挿入損失で、位相差が小さ
く、２つの平衡信号端子間のレベル差が小さい狭公差の
積層バルントランスが提供できる。

【００２３】請求項２によれば、各フィルタのコンデン
サ側を横並びとしてコンデンサの実装面としているの
で、該バルントランスを実装する基板の実装パターンか
ら受ける影響を低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は本発明による積層バルントランスの一
実施例を示す斜視図、（Ｂ）は該積層バルントランスの
構成図、（Ｃ）は該積層バルントランスの等価回路図、
（Ｄ）は該積層バルントランスの断面図である。

【図２】図１の実施例の積層バルントランスの積層構造
を示す図である。

【図３】（Ａ）は本発明と従来例のリターンロスの比較
図、（Ｂ）は本発明と従来例のインサーションロスの比
較図である。

【図４】（Ａ）は本発明と従来例の増幅度バランスの比
較図、（Ｂ）は本発明と従来例との位相バランスの比較
図である。

【図５】（Ａ）はバルントランスの使用例である携帯電
話の送信回路を示すブロック図、（Ｂ）、（Ｃ）は従来
のバルントランスの回路図である。

【符号の説明】

１ａ、１ｂ：平衡信号端子、２：不平衡信号端子、３：
積層体、３ａ〜３ｈ：誘電体シート、４、７：コイル、
４ａ〜４ｅ、７ａ〜７ｅ：コイルパターン、５ａ、５
ｂ、８ａ、８ｂ：コンデンサ電極、６：ハイパスフィル
タ、９：ローパスフィルタ、１０、１１：グランド端
子、１２：ダミー端子、Ｃ１、Ｃ２：コンデンサ、Ｌ
１、Ｌ２：インダクタ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】誘電体ブロックに積層構造によりコイルと
コンデンサとを形成してハイパスフィルタを構成すると
共に、別のコイルとコンデンサとによりローパスフィル
タを構成した構造とし、ハイパスフィルタは、そのコイルにより生じるコイル内
側磁束の延長上にコンデンサが存在するように積層方向
に縦並びに配置し、ローパスフィルタのコンデンサとコ
イルも同様に積層方向に縦並びに配置し、ハイパスフィルタのコイルの一端と、コンデンサの一端
とを、積層体側面の一方の平衡信号端子に接続し、該ハ
イパスフィルタのコイルの他端を積層体側面のグランド
端子に接続し、ハイパスフィルタのコンデンサの他端と、ローパスフィ
ルタのコイルの一端とを、積層体側面に設けた不平衡信
号端子に接続し、ローパスフィルタのコイルの他端とコンデンサの一端と
を、積層体側面の他方の平衡信号端子に接続し、該ロー
パスフィルタのコンデンサの他端を積層体側面のグラン
ド端子に接続したことを特徴とする積層バルントラン
ス。
【請求項２】請求項１において、ハイパスフィルタとローパスフィルタの各コンデンサを
互いに横並びに配置すると共に、ハイパスフィルタとロ
ーパスフィルタの各コイルも互いに横並びに配置し、コンデンサ形成側の面を実装面としたことを特徴とする
積層バルントランス。