同相電磁界を拒否するための広帯域、差動信号バラン
【課題】平衡及び不平衡回路間で広帯域差動信号を効率的に結合するアセンブリ及びプロセスを提供する。
【解決手段】アセンブリは、不平衡伝送線路部、平衡伝送線路部、及び不平衡及び平衡伝送線路部間に設けられた遷移領域を有する広帯域バランを含む。不平衡伝送線路部は、少なくとも１つのグランド及びグランドから各々絶縁された一組の導電性の信号線路を含む。平衡部は、アナロググランドを含まない。遷移領域が、アナロググランドを効果的に終端させ、平衡及び不平衡部間の横電界分布を徐々に遷移させ、若しくは形成する。有益なことに、バランが、動作帯域幅を制限する共振特性とは無関係であり、１０：１以上の広い帯域幅上で稼働可能である。アセンブリは、バランが連続したＲＦチョーク、及び平衡フィルターといった他の素子を含むことができ、集積回路として構成することもできる。
【解決手段】アセンブリは、不平衡伝送線路部、平衡伝送線路部、及び不平衡及び平衡伝送線路部間に設けられた遷移領域を有する広帯域バランを含む。不平衡伝送線路部は、少なくとも１つのグランド及びグランドから各々絶縁された一組の導電性の信号線路を含む。平衡部は、アナロググランドを含まない。遷移領域が、アナロググランドを効果的に終端させ、平衡及び不平衡部間の横電界分布を徐々に遷移させ、若しくは形成する。有益なことに、バランが、動作帯域幅を制限する共振特性とは無関係であり、１０：１以上の広い帯域幅上で稼働可能である。アセンブリは、バランが連続したＲＦチョーク、及び平衡フィルターといった他の素子を含むことができ、集積回路として構成することもできる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
マイクロ波及びＲＦ回路及び同種の分野、より端的にはそのような回路で使用されるバランに概して関連する様々な実施形態を本明細書に開示する。
【背景技術】
【０００２】
差動伝送線路上の信号伝送により外部漂遊電界に起因するノイズ影響又は干渉が低減される。外部信号源はいずれも伝送線路上に同相モード信号のみ誘起する傾向にあり、グランドに平衡化されたインピーダンスにより漂遊電界に起因する差動ピックアップが最小化される。差動伝送線路により差動レシーバが同相モード干渉を阻止して接続上のノイズを低減する。伝送線路は、グランドに対して同一のインピーダンスを有し、干渉場又は電流により両方の配線に同一の電圧が誘起される。しかしながら、そのような差動信号用平衡回路は、一般的に低周波数で適用されてきた。
【０００３】
バランと呼ばれる回路素子は、不平衡伝送線路の入力を１以上の平衡伝送線路の出力へ変換し、又はこの逆のために汎用されている。低周波数帯で動作するバランは、一般的に、トランスといった集中定数素子から成る。そのような低周波数バランは、高いパフォーマンス及び非常に広い帯域幅を達成するためにフェライト及び空気コイル変換器技術を活用することが多い。
【０００４】
しかしながら、電子技術の傾向としては、一般的に、更なる動作周波数及び帯域幅の増大に向かっている。従って、バランは、高周波及び／又は広帯域動作の要望が多い高難易度の多様な用途において採用されている。例えば、バランは、デルタ‐シグマ変調ダイレクトデジタル合成器、デジタル‐アナログ変換器（ＤＡＣ）、アナログ‐デジタル変換器（ＡＤＣ）、差動デジタルシグナリング、ＲＦミキサー、ＳＡＷフィルター、及びアンテナフィードの出力段に組み込まれる。このような用途では、差動入力から同相エネルギーを拒否可能又は同相エネルギーが欠いた差動出力を供給可能であり、集積回路に適合可能である小型な広い帯域幅（広帯域）のバランが要望される。
【０００５】
ラジオ波周波数（例えば、マイクロ波）及びこれよりも高周波においては、フェライト及び空気コイル変換器を備える広帯域バランを作製することが増々困難であり、他の技術が必要とされている。そのような高周波帯で動作するバランは、一般的に分布定数素子から成る。各々が分布定数素子から成るこれらのバランの多くは１／４波長整合素子を含む、又は使用可能波長に応じて決定されたサイズのトランスであるため、それらの周波数帯が根本的に狭いという欠点がある。更に、そのような高周波信号（例えば、ＲＦ、マイクロ波、ミリ波）は、一般的に、平衡差動信号というよりはシングルエンド及び不平衡逆相信号に依拠する。より明確に述べれば、信号がグランド基準により駆動される。そのようなシングルエンド信号は、（外側導線がグランドされている同軸ケーブルといった高周波数伝送線路を考慮すれば）電磁干渉の制御においては有効であるかもしれない。不幸にも、そのような構造は、グランドから必然的に隔離される平衡差動信号の伝送には上手く適合しない。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
超広帯域動作をサポートするバラン構造を使用して、不平衡伝送線路及び平衡伝送線路間で差動信号を結合するためのシステム及び技術の実施形態を本明細書に開示する。少なくとも実施形態によっては、その結合が、マイクロ波及びミリ波動作帯の少なくとも１つのために達成される。
【０００７】
第１の観点においては、本明細書に開示の少なくとも１つの実施形態が、不平衡伝送線路部、平衡伝送線路部、及び不平衡伝送線路部と平衡伝送線路部の間に設けられた遷移領域を含む広帯域バランを開示する。不平衡伝送線路部は、縦軸に沿って延在する第１同相線路、第１線路に平行に延在する第１逆相線路、及び第１同相及び逆相線路夫々に対して平行で、電磁的に結合し、そして物理的に離間した少なくとも１つの接地板を含む。平衡伝送線路部は、第２同相線路及び第２逆相線路を含む。第２同相線路は、第１同相線路に電気的に接続し、第２逆相線路は、第１逆相線路に電気的に接続する。更に、第２同相及び逆相線路夫々が、対応の個別の第１同相及び逆相線路に対して縦に平行（平面：Ｂｒｏａｄｓｉｄｅ）であり、また、少なくとも１つの接地板に対して実質的に結合していない。
【０００８】
実施形態によっては、少なくとも１つの接地板が、第１同相線路及び第１逆相線路の間に設けられる。結果として、同相及び逆相線路夫々が、少なくとも１つの接地板の隣接する側面と共に個別のマイクロストリップ導波路を構成する。より一般的には、不平衡伝送線路部が、マイクロストリップ導波路；コプラナーストリップ線路；平行板ストリップ線路；有限グランドコプラナー導波路（ＦＧＣＰＷ）；コプラナー導波路；コプラナーストリップ線路；非対称ストリップ線路；及びスロット線路の内の一つであっても良い。少なくとも実施形態によっては、不平衡及び平衡伝送線路は、ミリ波伝送及びマイクロ波伝送の少なくとも１つを実行可能である。
【０００９】
実施形態によっては、マイクロストリップ伝送線路夫々が、個別の第１特性インピーダンスを有し、これらの特性インピーダンスが実質的に等しい。加えて、平衡伝送線路部が、第１特性インピーダンスのいずれかの約２倍の第２特性インピーダンスを有する。
【００１０】
遷移領域は、不平衡及び平衡伝送線路部間で少なくとも１つの個々の接地板の境界を規定する個別の末端エッジを含む。接地板エッジ変動も設定されており、個別の末端エッジから寸法される所定長だけ縦軸に沿って延在する。加えて、不平衡、平衡及び遷移領域の夫々の個別断面が、縦軸に関して実質的に対称である。実施形態によっては、接地板エッジ変動が、不平衡伝送線路部から離間するべく延在すると共に平衡伝送線路部側へ向けられた狭端を有する接地板のテーパー延長部を規定する。
【００１１】
実施形態によっては、不平衡伝送線路部、平衡伝送線路部及び遷移領域の夫々が、一つの集積回路に組み込まれる。集積回路は、例えば、Ｓｉ；Ｇｅ；ＩＩＩ−Ｖ半導体；ＧａＡｓ及びＳｉＧｅ；及びこれらの組み合わせから成る群から選択される任意の適切な集積回路装置技術によって構成される。
【００１２】
実施形態によっては、バランは、差動フィルターに結合され、若しくはこれを含むように改造可能である。例えば、そのような差動フィルターを遷移領域とは逆側の平衡伝送線路部の端部に結合しても良い。
【００１３】
代替的又は追加的に、バランは、相似構成の第２広帯域バランに結合し、若しくはこれを含むように改造可能である。そのように構成されるとき、バランは、各々の平衡伝送線路部において連続態様にて一体的に結合する。
【００１４】
別の観点においては、本明細書に開示の少なくとも１つの実施形態は、不平衡差動伝送線路と平衡差動伝送線路との間で差動信号を効率的に結合する方法に関する。端的には、不平衡差動伝送線路は、少なくとも１つのアナロググランド基準を有する；他方、平衡差動伝送線路は、そのようなアナロググランド基準を有しない。本方法は、不平衡及び平衡差動伝送線路の一方から伝播する横電磁（ＴＥＭ）波の電磁エネルギーを受信するステップを含む。ＴＥＭ波が、縦方向の中心線に関して対称の第１横電界分布を有する。受信した電磁エネルギーは、不平衡及び平衡差動伝送線路の他方に対して伝送される（すなわち、不平衡から平衡、又は平衡から不平衡）。ＴＥＭ波は、同様に、第２横電界分布を有し、これも縦方向の中心線に関して対称である。本方法は、更に、第１電磁界分布を第２電磁界分布へ対称に再構成することを含む。そのような対称の再構成は、不平衡及び平衡差動伝送線路間の遷移領域に沿って達成される。この再構成により、ミリ波伝送及びマイクロ波伝送の少なくとも１つを含む電磁エネルギーにとって、少なくとも約１０：１の帯域幅上で電磁エネルギーの反射が最小化される。
【００１５】
縦方向の中心線に沿って徐々に対称に再構成しても良い。実施形態によっては、対称に再構成することが、遷移領域に沿う少なくとも１つのアナロググランドとＴＥＭ波の相互作用の態様で実行される。例えば、少なくとも１つのアナロググランド基準の縦方向のテーパーの態様にて横電界分布を形づけることにより対称に再構成することを達成可能である。
【００１６】
更に別の観点においては、本明細書に開示の少なくとも１つの実施形態は、不平衡伝送線路部、平衡伝送線路部、及び不平衡及び平衡伝送線路部の間に設けられた遷移領域を含む広帯域バランを提供する。広帯域バランは、不平衡差動伝送線路及び平衡差動伝送線路の一方から伝播する横電磁（ＴＥＭ）又は準ＴＥＭ波の電磁エネルギーを受信する手段を含む。ＴＥＭ波は、第１横電界分布を有し、これは、縦方向の中心線に関して対称である。バランは、不平衡差動伝送線路及び平衡差動伝送線路の他方へ受信した電磁エネルギーを伝送する手段も含む。ＴＥＭ波は、第２横電界分布を有し、これも縦方向の中心線に関して対称である。ここで更には、バランは、第２電磁界分布に適合するように第１電磁界分布を対称に再構成する手段を含む。再構成手段が、不平衡及び平衡差動伝送線路間の遷移領域に沿って配置されている。再構成手段は、少なくとも約１０：１の帯域幅上で電磁エネルギーの反射を最小化する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
異図に亘り同一参照符号により同一要素が示された添付図面に開示されているように、後述の本発明の好適な実施形態のより端的な開示により、本発明の上述及び他の目的、特徴及び効果が明らかになるだろう。図面は、必ずしもスケールされたものではなく、むしろ本発明の原理を提示することに重きが置かれている。
【図１】図１は、広帯域バランの実施形態の概略図を図示する。
【図２】図２Ａ及び図２Ｂは、図１に示す広帯域バランの不平衡部及び平衡部の一例の断面を個別に図示する。
【図３】図３Ａ及び図３Ｂは、図１に示す広帯域バランの不平衡部及び平衡部の別例の断面を個別に図示する。
【図４】図４Ａ及び図４Ｂは、図１に示す広帯域バランの不平衡部及び平衡部の別例の断面を個別に図示する。
【図５】図５は、対向配置のマイクロストリップ導波路を含む不平衡部を備える広帯域バランの例の平面図を図示する。
【図６】図６Ａ乃至図６Ｆは、個別セクションでの例示の電界分布を含む図５に示された広帯域バランの各断面図を図示する。
【図７】図７Ａ及び図７Ｂは、広帯域バランの実施形態の平面及び縦方向断面を個別に図示する。
【図８】図８Ａ乃至図８Ｃは、図７Ａに開示の広帯域バランの各断面を図示し、図７Ａに特定された様々なセクションにおける例示の電界分布を含む。
【図９】図９Ａ及び９Ｂは、広帯域バランの別の実施形態の平面及び縦方向断面を個別に図示する。
【図１０】図１０Ａ乃至図１０Ｃは、図９Ａに開示の広帯域バランの個別断面を図示し、図９Ａで特定された様々なセクションにおける例示の電界分布を含む。
【図１１】図１１Ａ及び１１Ｂは、広帯域バランの更なる別の実施形態の平面及び縦方向断面を個別に図示する。
【図１２】図１２Ａ乃至図１２Ｆは、図１１Ａに開示の広帯域バランの個別断面を図示し、図１１Ａで特定された様々なセクションにおける例示の電界分布を含む。
【図１３】図１３は、連続に相互接続された、若しくは広帯域バランチョーク（ｃｈｏｋｅ）と呼ばれる２つの広帯域バランの実施形態の平面図を図示する。
【図１４】図１４は、差動フィルターを含む広帯域バラン回路の実施形態の平面図を図示する。
【図１５】図１５は、差動ドライバ及び広帯域バランを含む集積回路の実施形態の概略図を図示する。
【図１６】図１６は、差動ドライバ、広帯域バランチョーク、及び作動レシーバを含む集積回路の別の実施形態の概略図を図示する。
【図１７】図１７は、不平衡及び平衡伝送線路間で差動信号を結合するためのプロセスのフローチャートを図示する。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本質的な広い帯域幅上で差動信号を伝送することに適合した不平衡及び平衡構造を相互接続するシステム及びプロセスの実施形態の記述を次に述べる。より端的には、任意の特定周波数において共振する要素を持たない進行波構造は、中央縦軸に沿って配置され、差動信号の伝送を共同してサポートするべく構成された同相及び逆相導電線路を有する。進行波構造は、平行板導波路、コプレナー導波路、マイクロストリップ導波路、及び平行板及びコプレナーストリップ線路導波路を含む差動ストリップ線路導波路として構成される伝送線路、若しくは導波路部を含むことができる。この構造は、バランと呼ばれ、双方向（例えば、不平衡から平衡、及び平衡から不平衡）の差動信号の効率的伝送を許容し、最小の反射又は信号完全性の他の劣化を伴う。
【００１９】
バランは、グランドと以下に概して述べるアナログ又はデジタルグランドを少なくとも１つ有する不平衡部を含む。グランドは、同相又は逆相線路のどちらからも物理的に隔離されている（すなわち、直流経路がない）。非ゼロ周波数においては、しかしながら、線路及びグランドが共に差動信号線路に沿って同相モード信号をサポートする。そのような同相モード信号は、時折、偶数モード信号と呼ばれる。平衡部において、少なくとも１つのアナロググランドが実質的に除かれ、若しくは差動信号線路から隔離される。遷移領域において、グランド有りからグランド無しの遷移が生じる。結果として、各線路と少なくとも１つのアナロググランド間で測定される実効的な同相インピーダンスが開（オープン）回路（すなわち、無限インピーダンス）に近づき、同相モード信号は、平衡部に沿ってもはやサポートされない。しかしながら、それらの差動信号線路は、差動モード伝播をサポート可能なままである。そのような同相モード信号が無い差動モード信号が平衡構成を象徴する。
【００２０】
広帯域の差動信号バラン１００の実施形態の概略図を図１に示す。バラン１００は、同相信号線路１０４ａ、逆相信号線路１０４ｂ、及び少なくとも１つのアナロググランド１０６を有する不平衡部１０２を含む。同相線路１０４ａ、逆相線路１０４ｂ及び少なくとも１つのグランド１０６は、共同で少なくとも１つの伝播導波路モードをサポートするべく構成されている。例えば、第１導波路は、同相線路１０４ａ及びアナロググランド１０６を含んでも良く、第１特性インピーダンスＺOU1を有する。同様に、第２導波路が、逆相線路１０４ｂ及びアナロググランド１０６を含んでいても良く、第２特性インピーダンスＺOU2を有する。少なくとも実施形態によっては、第１及び第２特性インピーダンスが実質的に同一である：すなわち、ＺOU1＝ＺOU2＝ＺOU。
【００２１】
不平衡部１０２は、同相又は逆相線路１０４ａ、１０４ｂのいずれかを流れる電流がアナロググランド１０６と相互作用する点において少なくとも不平衡と考えることができる。そのため、不平衡部１０２は、お互いに対して個別の奇数モードインピーダンスを有する同相及び逆相線路１０４ａ、１０４ｂを流れる差動モードと呼ばれることもある逆方向の電流(すなわち、Ｉo+、Ｉo-)をサポート可能である。加えて、不平衡部１０２は、アナロググランド１０６との関係において偶数モードインピーダンスを有する同相及び逆相線路１０４ａ、１０４ｂを流れる同相と呼ばれることもある同方向（ｃｏ−ａｌｉｇｎｅｄ）の電流（すなわち、Ｉe+、Ｉe-）をサポート可能である。
【００２２】
バラン１００は、同相信号線路１１４ａ及び逆相信号線路１１４ｂを有するがアナロググランド基準を含まない平衡部 １１２も含む。同相線路１１４ａ及び逆相線路１１４ｂは、平衡伝播導波路モードをサポート可能な平衡導波路として配置される。平衡導波路は、各々特性インピーダンスＺOBを有する線路１１４ａ、１１４ｂにより形成される。同相信号線路１１４ａは、不平衡部１０２の同相線路１０４ａと電気的に接続している。同様に、逆相信号線路１１４ｂは、不平衡部１０２の逆相線路１０４ｂと電気的に接続している。この構造は、同相及び逆相線路１０４ａ、１０４ｂを流れる各電流が実質的に等しくかつ反対である(すなわち、Ｉo+、Ｉo-)点において少なくとも平衡であると考えることができる。アナロググランド１０６に対して偶数モードインピーダンスを有する同相及び逆相線路１０４ａ、１０４ｂに同方向の電流（すなわち、Ｉe+、Ｉe-）が流れる。
【００２３】
バラン１００は、同相信号線路１２４ａ及び逆相信号線路１２４ｂを有する遷移領域１２０も含む。同相線路１２４ａ及び逆相線路１２４ｂは、伝播導波路モードをサポート可能な導波路として配置される。同相信号線路１２４ａは、不平衡部１０２の同相線路１０４ａと平衡部１１２の同相線路１１４ａとの間で電気的に接続されている。同様に、逆相信号線路１２４ｂは、不平衡部１０２の同相線路１０４ｂと平衡部１１２の同相線路１１４ｂとの間で電気的に接続されている。遷移領域１２０は、不平衡部１０２のアナロググランド１０６に電気的に接続されている部分的なアナロググランド１２６も含む。
【００２４】
次に図２Ａを参照すると、広帯域バラン１００の不平衡部２０２の一例の断面が図示されている。不平衡部２０２は、同相線路２０４ａ、逆相線路２０４ｂ及びアナロググランド２０６を含む。本例では、アナロググランド２０６が接地板２０６として設けられている。上部誘電体層２０８ａがアナログ接地板２０６の上面に接し、下部誘電体層２０８ｂが接地板２０６の底面に接する。同相線路２０４ａは、アナログ接地板２０６の上面とは反対側の上部誘電体層２０８ａの上面に沿って延在する。逆相線路２０４ｂは、アナログ接地板２０６の底面とは反対側の下部誘電体層２０８ｂの底面に沿って延在する。少なくとも実施形態によっては、同相及び逆相線路２０４ａ、２０４ｂは、断面において実質的に均等であり、中央縦軸に平行に延在する。
【００２５】
広帯域バラン１００の平衡部２１２の例の断面を図２Ｂに示す。端的には、平衡部２１２は、図２Ａに示すように不平衡部２０２を有するバランに対応する。平衡部２１２は、同相線路２１４ａ及び逆相線路２１４ｂを含む。平面（プラナー）誘電体層２０８は、同相線路２１４ａと逆相線路２１４ｂとの間を延在し、ここで、同相線路２０４ａが誘電体層２０８の上面に沿って延在し、逆相線路２０４ｂが誘電体層２０８の底面に沿って延在し、アナログ接地板２０６を有しない。少なくとも実施形態によっては、同相及び逆相線路２１４ａ、２１４ｂは、バラン１００の中央縦軸に平行に延在する断面において実質的に均等である。
【００２６】
不平衡部２０２に関しては、同相線路２０４ａ、上部誘電体層２０８ａ及び接地板２０６により第１マイクロストリップ導波路が構成される。差動信号（不図示）の同相成分により第１マイクロストリップ導波路を駆動可能である。同様に、逆相線路２０４ｂ、下部誘電体層２０８ｂ、及び接地板２０６により第２マイクロストリップ導波路が構成される。差動信号の逆相成分により第２マイクロストリップ導波路を駆動可能である。参照ｘ及びｙ座標軸は、各々の横断断面図のために示され、バラン１００の中央縦軸に一致する原点を有する。線路２０４ａ、２０４ｂ夫々は、個別のｘ軸に沿って測定される幅（ｗU）、ｙ軸に沿って測定される厚み（ｔU）、及び同じくｙ軸に沿って測定される接地板２０６上の高さ（ｈU）を有する。第１及び第２マイクロストリップ導波路は、各々、特性インピーダンスＺOU1、ＺOU2を有し、これら各々は、導波路設計の当業者に知られた方法により、個別の誘電体層２０８の寸法ｗU、ｔU、ｈU、及び誘電率（εr）に応じて算出できる。不平衡部２０２は高度の対称性を呈し、ｘ及びｙ軸の各々において対称であり、ここでは中央縦軸との関係において対称であることは明白である。
【００２７】
平衡部２１２に関しては、同相線路２１４ａと逆相線路２１４ｂにより平行板導波路が構成される。線路２１４ａ、２１４ｂが、個別に、ｘ軸に沿って測定される幅（ｗB）、ｙ軸に沿って測定される厚み（ｔB）、及び同じくｙ軸に沿って測定される各々に対する高さ（ｈB）を有する。平行板導波路は、個別の特性インピーダンスＺOBを有し、これも、一般的に知られた方法により、誘電体層２０８の個別の寸法ｗB、ｔB、ｈB、及び誘電率（εr）に応じて算出することができる。平衡部２１２も高度の対称性を呈することが明らかであり、ｘ及びｙ軸夫々に関して対称である（すなわち、中央縦軸に関して対称である）。
【００２８】
広帯域バラン１００の不平衡部２２２の別例の断面を図３Ａに示す。不平衡部２２２は、バラン１００の縦軸に沿って延在する同相線路２２４ａ及び逆相線路２２４ｂを上部アナログ接地板２２６ａ及び下部アナログ接地板２２６ｂの間に含む。誘電体層２２８は、上部及び下部アナログ接地板層２２６ａ、２２６ｂの間を延在し、誘電体層２２８内に埋め込まれた同相及び逆相線路２２４ａ、２２４ｂを有する。少なくとも実施形態によっては、同相及び逆相線路２２４ａ、２２４ｂ（一般化して２２４）は、縦軸に平行に延在する断面において実質的に均等である。誘電体層が複層、例えば、一つが線路２２４の上、一つがその下にある２層を含むことが考えられる。
【００２９】
広帯域バラン１００の平衡部２３２の別例の断面を図３Ｂに示す。端的には、平衡部２３２が、図３Ａに示す不平衡部２２２を有するバランに対応する。平衡部２３２は、平面誘電体層２２８に埋め込まれた同相線路２３４ａ及び逆相線路２３４ｂを含み、上部及び下部アナログ接地板２２６ａ、２２６ｂのいずれも有しない。少なくとも実施形態によっては、同相及び逆相線路２３４ａ、２３４ｂが、バラン１００の縦軸に平行に延在する断面において実質的に均等である。
【００３０】
不平衡部２２２に関しては、同相線路２２４ａ、逆相線路２２４ｂ及び上部及び下部接地板２２６ａ、２２６ｂによりコプレナー、ストリップ線路導波路が構成される。差動信号（不図示）により同相線路２２４ａ、逆相線路２２４ｂを駆動可能である。参照ｘ及びｙ座標軸は、横断断面図のために図示されており、バラン１００の中央縦軸に一致する原点を有する。各線２２４ａ、２２４ｂは、各々、ｘ軸に沿って測定される幅（ｗU）及び間隔（ｓU）、ｙ軸に沿って測定される厚み（ｔU）、及びｙ軸に沿って測定される接地板２２６ａ、２２６ｂのいずれかに対する均等な高さ（ｈU）を有する。コプレナー、ストリップ線路導波路は、特性インピーダンスＺOUを有し、これは、誘電体層２２８の個々の寸法ｗU、ｓU、ｔU、ｈU、及び誘電率（εr）に応じて算出することができる。平衡部２２２が高度の対称性を呈することが明らかであり、各ｘ及びｙ軸に関して対称である。
【００３１】
平衡部２３２に関しては、同相線路２３４ａと逆相線路２３４ｂによりコプレナー導波路が構成される。線路２３４ａ、２３４ｂが、個別に、ｘ軸に沿って測定される幅（ｗB）及び間隔（ｓU）、及びｙ軸に沿って測定される厚み（ｔB）を有する。コプレナー導波路は、個別の特性インピーダンスＺOBを有し、これも誘電体層２２８の個別の寸法ｗB、ｔB、及び誘電率（εr）に応じて算出することができる。平衡部２３２も高度の対称性を呈することが明らかであり、各ｘ及びｙ軸に関して対称である。
【００３２】
広帯域バラン１００の不平衡部２４２の更なる別例の断面を図４Ａに示す。不平衡部２４２は、バラン１００の縦軸に沿って延在する同相線路２４４ａ及び逆相線路２４４ｂを上部及び下部アナログ接地板２４６ａ、２４６ｂ間に含む。誘電体層２４８は、上部及び下部アナログ接地板２４６ａ、２４６ｂ間を延在し、誘電体層２４８内に埋め込まれた同相及び逆相線路２４４ａ、２４４ｂを有する。少なくとも実施形態によっては、同相及び逆相線路２４４ａ、２４４ｂ（一般化して２４４）は、縦軸に平行に延在する断面において実質的に均等である。誘電体層が複層、例えば、一つがその上、一つがその下、おそらく一つが線２４４の間にある２層を含むことが考えられる。少なくとも実施形態によっては、同質の誘電体が、２４６ａの上及び２４６ｂの下（不図示）を延在する。
【００３３】
広帯域バラン１００の平衡部２５２の別例の断面を図４Ｂに示す。端的には、平衡部２５２が、図４Ａに示すように不平衡部２４２を有するバランに対応する。平衡部２５２は、平面誘電体層２４８に埋め込まれた同相線路２５４ａ及び逆相線路２５４ｂを含み、上部又は下部アナログ接地板２４６ａ、２４６ｂのいずれも有しない。少なくとも実施形態によっては、同相及び逆相線路２５４ａ、２５４ｂが、縦軸に平行に延在する断面において実質的に均等である。
【００３４】
不平衡部２４２に関しては、同相線路２４４ａ、逆相線路２４４ｂ及び上部及び下部接地板２４６ａ、２４６ｂにより平行板、ストリップ線路導波路が構成される。差動信号源（不図示）により同相線路２４４ａ、逆相線路２４４ｂを駆動可能である。参照ｘ及びｙ座標軸は、横断断面図のために示され、バラン１００の中央縦軸に一致する原点を有する。線路２４４ａ、２４４ｂ夫々は、個別のｘ軸に沿って測定される幅（ｗU）、ｙ軸に沿って測定される厚み（ｔU）及び間隔（ｓU）、及びｙ軸に沿って測定される各々に対する均一の高さ（ｈU）を有する。平行板、ストリップ線路導波路は、個別に特性インピーダンスＺOUを有し、これは、誘電体層２４８の個別の寸法ｗU、（ｓU）、ｔU、ｈU、及び誘電率（εr）に応じて算出することができる。不平衡部２４２が高度の対称性を呈することが明らかであり、各ｘ及びｙ軸に関して対称である。少なくとも実施形態によっては、線路２４４ａ及び２４４ｂが、ｘ方向（正及び負）において互いにオフセットしており、間隔ｓU又は高さｈU（不図示）を調整する必要なく特性インピーダンスＺOUが設定される。
【００３５】
平衡部２５２に関しては、同相線路２５４ａと逆相線路２５４ｂにより平行板導波路が構成され、誘電体層２４８内に埋め込まれる。線路２５４ａ、２５４ｂが、個別に、ｘ軸に沿って測定される幅（ｗB）及び間隔（ｓB）、ｙ軸に沿って測定される厚み（ｔB）及び離間距離（ｈB）を有する。平行板導波路は、個別の特性インピーダンスＺOBを有し、これは、誘電体層２４８の個別の寸法ｗB、ｔB、ｈB及び誘電率（εr）に応じて算出することができる。平衡部２５２も高度の対称性を呈することが明らかであり、ｘ及びｙ軸夫々に関して対称である。
【００３６】
図５は、例えば図２Ａに図示されたものと同様の、対向するマイクロストリップ導波路を含む不平衡部３０２を備える広帯域バラン３００の例の平面図を図示する。上部誘電体層３０８ａ上の同相線路が視認できる。また、陰影の領域が、中心接地板３０６の上面であり、都合によりに透明に表された誘電体層を介して視認できる。平衡部３１２は、同相及び逆相線路間の接地板３０６の一部の除去により形成される。接地板の開口３１４の外周が、図示のように誘電体層３０８内に位置することを示す破線にて図示されており、平衡部３１２内において接地板３０６の全体を除去する必要はない。むしろ、接地板３０８が平行線路間から除かれ、この除去が、それらの線路から離れるある距離に亘り、そのような接地板に対する電磁結合（例えば、容量と称される）は、少なくとも１０ｓBの距離において実質的に無視できる。少なくとも実施形態によっては、接地板及び線路間の最小の離間距離が、少なくとも例えば１０ｓBである。「スイッチングパルスの立ち上がり時間が数十ピコ秒まで短くなると多芯のマイクロストリップ線路の全波分析が必要になる」。
【００３７】
遷移層３２０は、不平衡部３０２と平衡部３１２の間に設けられている。バラン３００に結合する差動回路の「配置領域（ｆｏｏｔｐｒｉｎｔ）」３２５も示されている。差動信号インターフェイス３３０が、差動回路配置領域３２５の周囲に設けられており、その配置領域３２５により示された差動回路の接点に結合するべく適合される。差動回路が信号源であっても良く、例えば、差動ドライバ、又はシグナルシンクを含み、例えば、差動レシーバを含む。従って、広帯域バラン３００に沿って不平衡部から平衡部へ、またその逆へ双方向に信号が流れるだろう。実施形態によっては、別の差動回路（不図示）を遷移領域３２０とは反対の平衡部３１２の端部に結合可能である。
【００３８】
図６Ａ乃至図６Ｆが、図５に開示の広帯域バラン３００の各断面を図示し、図５において特定された様々なセクションでの例示の電界分布を含む。図６Ａに図示されたＡ−Ａ’に沿う第１セクションについて参照すると、同相端子３３４ａが上部誘電体層３０８ａの上面に位置している。同相端子３３４ａは、第１導電（例えば、貫通メッキ）ビア３３５ａを介して、不平衡部３０２の同相線路３０４ａと電気的に接続している。同様に、逆相端子３３４ａが、第２導電性ビア３３５ｂを介して逆相線路３０４ｂと電気的に接続している。接地板３０６が、２つの線路３０４ａ、３０４ｂの間に設けられている。開口が、接地板３０６内に設けられており、第２ビア３３５ｂが、接地板３０６から絶縁された状態を保ちつつ、接地板３０６の反対側へ貫通する。線路３０４ａ、３０４ｂ上の差動信号の存在に起因する差動電界分布の表示も図示されている。線路３０４ａ、３０４ｂは、対応する各ビア３３５ａ、３３５ｂとの交差を確保するべく垂直方向にずれて設けられている。
【００３９】
図６Ｂに図示されたＢ−Ｂ’に沿う第２セクションを参照すると、同相線路３０４ａ及び逆相線路３０４ｂが近づいているが、垂直方向に配列していない。繰り返すが、概略的な態様において線路３０４ａ、３０４ｂ夫々と接地板３０６との間の各電界分布が開示されている。図６Ｃに図示されたＣ−Ｃ’に沿う第３セクションが、垂直配列された同相及び逆相線路３０４ａ、３０４ｂを示す。線路３０４ａ、３０４ｂ及び接地板３０６の構造対称性と配置に依存して、同相線路３０４ａと接地板３０６の上面の間の上方の電界分布が、逆相線路３０４ｂと接地板３０６の底面の間の下方の電界分布に実質的に配列される。
【００４０】
図６ＤのＤ−Ｄ’に沿う第４セクションにおいて遷移領域３２０の部分を図示する。端的には、接地板の延長部を除いて、接地板３０６が実質的に除かれている。接地板延長部は、同相及び逆相線路３０４ａ、３０４ｂ間で、垂直配列し、かつ実質的に等間隔である。少なくとも幾つかの電界線が、接地板３０６において終端し、外側領域の他の電界線が、線路３０４ａ、３０４ｂ間で実質的に遮断されることなく延在し、接地板延長部の外側水平範囲の周囲で延在する。図６ＥのＥ−Ｅ’に沿う第５セクションにおいて遷移領域３２０の別の部分を図示する。端的には、非常に狭い接地板３０６の部分のみが線路３０４ａ、３０４ｂ間で垂直配列のまま残る。大半の電界線が、線路３０４ａ、３０４ｂ間で遮断されることなく延在する。最後に、図６ＦのＦ−Ｆ’に沿う第６セクションにおいて平衡部３１２の断面を図示する。より端的には、線路３１４ａ、３１４ｂの近傍内で、接地板３０６の部分、延長又はそれ以外が存在しない。
【００４１】
不平衡部３０２での線路３０４ａ、３０４ｂ及び接地板３０６の配置の対称性、平衡部３１２での線路３０４ａ、３０４ｂの配置、及び差動信号の励振の性質の結果として、接地板３０６を有する不平衡部の電界分布が、接地板３０６を有しない平衡部の電界分布と実質的に同じになる。
【００４２】
接地板の除去によって、バラン３００が、線路３０４ａ、３０４ｂ及び接地板３０６間の同相電流を除去することに実効的になる。接地板の除去によって、偶数モード電流が効果的に消え（すなわち、偶数モードインピーダンスが無限に近づく）、他方、奇数モード電流が優勢になる。如何なる共振素子を伴うことなく進行波構造（例えば、導波路）に依存することにより、バラン３００が広い帯域幅で良好に動作する。電界分布の円滑な遷移を提供することにより、バラン３００が不要反射を避けることができ、広帯域動作をサポートする。不平衡及び平衡部との間でインピーダンス整合を確保することにより、バラン３００が、不要反射を避けて広帯域動作を更にサポートする。
【００４３】
図７Ａ及び７Ｂは、各々、広帯域バラン４００’の実施形態のＤ−Ｄ’に沿う平面及び縦方向断面を示す。バラン４００’は、図５の回路３００のバランの詳細を開示し、ＴＥＭに代えて準ＴＥＭとして開示される。なぜなら、図６Ｂ乃至６Ｆに開示の３０４ａの上と３０４ｂの下を実質的に延びる同質の誘電体に代えて誘電体４０８がグランド４０４ａと４０４ｂにより境界付けられているためである。バラン４００’は、不平衡部４０２、遷移領域４２０及び平衡部４１２を含む。不平衡領域４０２は、垂直に配列した、対向マイクロストリップ導波路の組を含み、中心接地板４０６の両側に沿って形成されている（繰り返すが、接地板が陰影で示され、誘電体層を介して視認可能である）。第１マイクロストリップ導波路が、同相導電線４０４ａを含み、第２マイクロストリップ導波路が、平行逆相導電線４０４ｂを含む。各線路４０４ａ、４０４ｂは、導電接地板４０６の各面から誘電体層４０８ａ、４０８ｂ（一般化して４０８）だけ離間している。平衡領域４１２は、単一の平行板導波路を含む。平行板導波路は、同相導電線４１４ａ及び平行逆相導電線４１４ｂを含み、誘電体４０８により離間し、導電性の接地板４０６が無い。遷移領域４２０は、接地板４０６の境界エッジ４１３を含む。説明上の例示において、そのエッジが、導電線路４０４ａ-４０４ｂ、４１４ａ-４１４ｂの組に平行にその間の中心に配列されたバラン４００’の縦軸に対して実質的に垂直である。
【００４４】
少なくとも実施形態によっては、遷移領域４２０が境界エッジ４１３から離れる方向へ突出する延長部４１６も含む。説明上の例示において、延長部４１６が、平衡部４１２に向けて突出する。延長部４１６は、一般的に、線路４０４ａ-４０４ｂ、４１４ａ-４１４ｂを二分する平面に関して対称である。延長部４１６はテーパーを含むことができ、例えば、境界エッジ４１３の近くの端部の幅が実質的に広く、末端点４１８に向かって突出するに応じて狭くなる。少なくとも実施形態によっては、テーパーは直線的であり、図示の三角形のテーパーといったものである。代替的に又は追加的に、延長部４１６は、曲げられたテーパー又は直線及び曲げられたテーパーの組み合わせを含むことができる。好ましくは、任意のテーパーを含む延長部４１６は、不平衡部４０２及び平衡部４１２の各横電界分布の間の遷移領域４２０の縦方向長に沿う横電界分布の遷移、若しくは形成を補助するだろう。線路４０４ａの幅は、４１５でより幅広の線路４１４ａへ推移する。同様に、４０４ｂは、４１５で幅４１４ｂへ推移する。そのような電界の推移により、不要反射の確率又はバラン４００’に沿って伝播する電磁波の不整合を好適に減じることができる。
【００４５】
実施形態によっては、不平衡部４０２の線路４０４ａ、４０４ｂの幅が、平衡部４１２の線路４１４ａ、４１４ｂの幅とは異なる。例えば、平衡部４１２の線路が、不平衡部の線路よりも幅広である。代替的に又は追加的に、線路間の離間距離も、不平衡及び平衡領域４０２、４１２間で異なる。幅、高さ、又は分離間隔、厚み及び誘電率といった物理パラメーターの選択は、特性インピーダンスといった各導波路の物性を制御するために調整可能である。例えば、不平衡部４０２のマイクロストリップ導波路の物理パラメーターは、約５０オームの特性インピーダンスに選択可能である。同様に、平衡部４２０の平行板導波路の物理パラメーターは、約１００オームの特性インピーダンスに選択可能である。好ましくは、不平衡部４０２及び平衡部４１２の特性インピーダンスは、任意の不要反射の確率、又はバラン４００’に沿って伝播する電磁波の不整合を最小にするものである。
【００４６】
不要反射は、反射率（例えば、入射波電圧に対する反射波電圧の比）又は一般的に電圧定常波比（ＶＳＷＲ）として知られる別のパラメーターといったパラメーターに応じて特徴づけ可能である。リターンロスとして知られる別の値は、例えば不要反射に起因するバランに沿うエネルギー伝送の非効率の指標として算出可能である。広帯域機器としては、バラン４００’が、比較的広い範囲の動作周波数上において良好な特性（例えば、反射率、ＶＳＷＲ、リターンロス）を提示する。そのような良好な特性値が、約２：１よりも小さなＶＳＷＲ、又は約−９．５４ｄＢよりも大きなリターンロスを含むかもしれない。実施形態によっては、広帯域が、その低周波数の少なくとも１０倍の動作周波数範囲を含んでいても良い（すなわち、１０：１）。少なくとも実施形態によっては、バラン４００’は、ミリ波伝送及びマイクロ波伝送として一般的に知られる動作の周波数帯の少なくとも１つ上において動作可能である。
【００４７】
図８Ａ乃至図８Ｃは、図７Ａに開示の広帯域バラン４００’の各断面を図示し、図７Ａにおいて特定された様々なセクションでの例示の横電界を含む。図８Ａに図示された不平衡部４０２のＡ−Ａ’に沿う第１セクションは、同相線路４０４ａから接地板４０６へ向かう電界を有する横電界分布を図示する。電界分布は、その構造の電磁界の境界条件を必要的に満足し、反対のポテンシャルを持つ鏡像の線が接地板の反対側に沿って位置するかのように有効に振る舞う。同様に、逆相線路４０４ｂから接地板４０６へ向かう電界を持つ横電界分布が、その構造の電磁界の境界条件を満足し、反対のポテンシャルを持つ鏡像の線が接地板の反対側に沿って位置するかのように有効に振る舞う。境界条件の充足を通じて獲得される対称性が同相及び逆相線路４０４ａ、４０４ｂの実際の構成に対応し、不平衡部の横電界分布が、等電位の面に沿って延びる接地板４０６に対して実質的に配列される。少なくとも実施形態によっては、不平衡及び平衡部４０２、４１２夫々においてサポートされた導波路モードは、準横電磁モード（準ＴＥＭ）である。従って、縦方向の電界成分が、より支配的な横電磁モードよりも少ない程度だけ存在する。
【００４８】
図８Ｂに開示されている遷移領域４２０のＢ−Ｂ’に沿う第２セクションが、線路４０４ａ、４０４ｂ間に配された接地板延長部４１８を示す。ｙ軸から最も隔てられた外側電界が、同相線路４０４ａから実質的に連続に延在し、逆相線路４０４ｂにて終端する。各線路４０４ａ、４０４ｂからのｙ軸に近い内側電界が、接地板延長部４１８に交差し、それ故、それに沿って終端する。図８Ｃに図示された平衡領域４１２のＣ−Ｃ’に沿う第３セクションが、同相線路４１４ａ及び逆相線路４１４ｂにより形成された平行板導波路を開示する。電界が、実質的に連続に同相線路４１４ａから延在し、逆相線路４１４ｂ上で終端する。不平衡及び平衡部の電界分布は、接地板４０６の存在を除いて実質的に同一である。
【００４９】
図９Ａ及び９Ｂは、各々、広帯域バラン４００”の別の実施形態のＤ−Ｄ’に沿う平面及び縦方向断面を図示する。バラン４００”は、不平衡部４２２、遷移領域４４０及び平衡部４３２を含む。不平衡領域４２２は、上部及び下部平行接地板４２６ａ、４２６ｂ間に形成されたコプラナーストリップ線路導波路を含む。本導波路は、同相導電線４２４ａ及びコプレナー、平行逆相導電線４２４ｂを含む。各線路４２４ａ、４２４ｂは、挿入された誘電体層４２８ａ、４２８ｂ（一般化して４２８）により、上部及び下部隣接接地板４２６ａ、４２６ｂから離間されている。平衡領域４３２は、誘電体層４２８内に埋め込まれたコプレナー導波路を含む。コプレナー導波路は、同相導電線４３４ａ及び平行逆相導電線４３４ｂを含む。遷移領域４４０は、上部接地板４２６ａの上部境界エッジ４３３ａ及び下部接地板４２６ｂの下部境界エッジ４３３ｂを含む。説明の例示においては、エッジ４３３ａ、４３３ｂは、導電線の組４２４ａ、４２４ｂ、４３４ａ、４３４ｂに対して平行のそれらの間の中心に配列されたバラン４００”の縦軸に対して実質的に垂直である。説明の例示においては、エッジ４３３ａ、４３３ｂは、実質的に配列されており、若しくは共通の横断面において重複している。
【００５０】
少なくとも実施形態によっては、遷移領域４４０は、上部境界エッジ４３３ａから離間して突出する上部延長部４３６ａ、及び下部境界エッジ４３３ｂから離間して突出する下部延長部４３６ｂも含む。説明上の例示では、延長部４３６ａ、４３６ｂが、平衡部４３２に向かって突出する。延長部４３６ａ、４３６ｂは、線路４２４ａ、４２４ｂ、４３４ａ、４３４ｂを二分し、かつ縦軸を含む平面に対して概して対称である。繰り返すが、延長部４３６ａ、４３６ｂは、テーパーを含むことができ、例えば、境界エッジ４３３ａ、４３３ｂに近い端部において実質的により広く、終端点４３８ａ、４３８ｂ側へ突出するに応じて狭くなる。少なくとも実施形態によっては、テーパーは直線的であり、図示の三角形のテーパーといったものである。代替的に又は追加的に、延長部４３６ａ、４３６ｂは、曲げられたテーパー又は直線及び曲げられたテーパーの組み合わせを含むことができる。好ましくは、任意のテーパーを含む延長部４３６ａ、４３６ｂは、不平衡部４２２及び平衡部４３２の各横電界分布の間の遷移領域４４０に沿う電界の遷移、若しくは形成を補助する。
【００５１】
実施形態によっては、不平衡部４２２の線路４２４ａ、４２４ｂの幅が、平衡部４３２の線路４３４ａ、４３４ｂの幅とは異なる。例えば、平衡部４３２の線路が、不平衡部４２２の線路よりも幅広であり得る。異なる幅間の遷移は、ステップの不連続、図示された面取り４３５、又は任意の他の適当な輪郭を含むことができる。実施形態によっては、遷移は、多段の段差により達成可能である。
【００５２】
代替的に又は追加的に、線路間の離間距離が、不平衡及び平衡領域４２２、４３２の間で相違し得る。幅、高さ、又は分離間隔、厚み及び誘電率といった物理パラメーターの選択は、特性インピーダンスといった各導波路の物理特性を制御するために調整可能である。例えば、不平衡部４２２のマイクロストリップ導波路の物理パラメーターは、約５０オームの特性インピーダンスに選択可能である。同様に、平衡部４３２のコプレナー導波路の物理パラメーターは、典型的には約５０オーム〜２００オームの特性インピーダンスに選択可能である。好ましくは、不平衡部４２２及び平衡部４３２の特性インピーダンスは、不要反射の確率、又はバラン４００”に沿って伝播する電磁波の不整合を最小にするべく選択される。
【００５３】
図１０Ａ乃至図１０Ｃは、図９Ａに開示の広帯域バランの個別断面を図示し、図９Ａで特定された様々なセクションにおける例示の横電界分布を含む。図１０Ａに図示された不平衡部４２２のＡ−Ａ’に沿う第１セクションは、同相及び逆相線路４２４ａ、４２４ｂ夫々から対向線路及び接地板４２６ａ、４２６ｂへ向かう電界を有する横電界分布を図示する。電界分布は、（図１０Ｂに開示のように）準ＴＥＭの誘電体４２８（不図示）の上方及び下方を部分的に延在しても良く、反対のポテンシャルを持つ第１対称像コプラナー導波路が上部接地板４２６ａの反対側に沿って位置し、反対のポテンシャルを持つ第２対称像コプラナー導波路が下部接地板４２６ｂの反対側に沿って位置するかのように有効に振る舞う。
【００５４】
図１０Ｂに開示の遷移領域４４０のＢ−Ｂ’に沿う第２セクションが、線路４２４ａ、４２４ｂの上及び下の各々に配置された上部及び下部接地板延長部４３６ａ、４３６ｂを示す。延長部４３６ａ、４３６ｂに沿って接地板が細くなることにより、減じられた程度のグランドの電磁界の境界条件に応じて電界が変化する。説明の例示における正味の影響は、各線路４２４ａ、４２４ｂの外側の電界を反対線に向けて（すなわち、ｙ軸に向けて）効果的に曲げることである。図１０Ｃに開示されている遷移領域４３２のＣ−Ｃ’に沿う第３セクションが、同相線路４３４ａ及び逆相線路４３４ｂにより形成されたコプレナー導波路を示す。電界が、同相線路４３４ａから実質的に連続して延在し、逆相線路４３４ｂ上で終端する。一連の断面により、テーパー付けされた延長部が、如何様に縦軸に沿う距離上を不平衡部４２２から平衡部４３２へ横電界を円滑に遷移させるのかを図示する。
【００５５】
図１１Ａ及び１１Ｂは、各々、広帯域バラン４００'''の別の実施形態のＤ−Ｄ’に沿う平面及び縦方向断面を図示する。バラン４００'''は、不平衡部４４２、遷移領域４６０及び平衡部４５２を含む。不平衡領域４２２は、上部及び下部平行接地板４４６ａ、４４６ｂ間に形成された平行板ストリップ線路導波路を含む。本導波路は、同相導電線４４４ａ及び垂直に配置された平行逆相導電線４４４ｂを含む。各線路４４４ａ、４４４ｂは誘電体層４４８により、隣接接地板４４６ａ、４４６ｂから及びお互いに分離されている。平衡領域４５２は、誘電体層４４８内に埋め込まれた平行板導波路を含む。平行板導波路は、同相導電線４５４ａ及び平行逆相導電線４５４ｂを含む。遷移領域４６０は、上部接地板４４６ａの上部境界エッジ４５３ａと、下部接地板４４６ｂの下部境界エッジ４５３ｂを含む。説明上の例示において、そのエッジ４５３ａ、４５３ｂが、線路４４４ａ、４４４ｂ、４５４ａ、４５４ｂの縦軸に対して実質的に垂直である。説明上の例示において、そのエッジ４５３ａ、４５３ｂが、共通の横断面において実質的に配列し、さもなければ重ね合わされている。
【００５６】
少なくとも実施形態によっては、遷移領域４６０は、上部境界エッジ４５３ａから離間して突出する上部延長部４５６ａ、及び下部境界エッジ４５３ｂから離間して突出する下部延長部４５６ｂも含む。説明上の例示では、延長部４５６ａ、４５６ｂが、不平衡部４４２に向かって突出する。延長部４３６ａ、４３６ｂは、線路４４４ａ、４４４ｂ、４５４ａ、４５４ｂを二分し、縦軸を含む平面に対して概して対称である。繰り返すが、延長部４５６ａ、４５６ｂは、テーパーを含むことができ、例えば、境界エッジ４５３ａ、４５３ｂに近い端部において実質的により広く、終端点４５８ａ、４５８ｂへ突出するに応じて狭くなる。説明上の例示では、延長部は、接地板４６６ａ、４６６ｂの切欠き（ｎｏｔｃｈ）として設けられている。少なくとも実施形態によっては、テーパーが直線的であり、図示の三角形のテーパーといったものである。代替的に又は追加的に、延長部４５６ａ、４５６ｂは、曲げられたテーパー又は直線及び曲げられたテーパーの組み合わせを含むことができる。好ましくは、任意のテーパーを含む延長部４５６ａ、４５６ｂは、不平衡部４４２及び平衡部４５２の各横電界分布の間の遷移領域４６０に沿う電界分布の遷移、若しくは形成を補助する。
【００５７】
広帯域バラン４００'''は、更に、左側部分４６６ａ及び右側部分４６６ｂを含む分割中間アナログ接地板を含む。例示の実施形態においては、中間アナログ接地板の左及び右側部分４６６ａ、４６６ｂは、上部及び下部接地板４４６ａ、４４６ｂ間でそれらから実質的に同一距離の同一面内に存在し、線路４４４ａ、４４４ｂ、４６４ａ、４６４ｂを二分し、縦軸を含む平面の両側に沿って存在する。左側中間接地板４６６ａは、個別の境界エッジ４６３ａを含む。同様に、右側中間接地板４６６ｂは、個別の境界エッジ４６３ｂを含む。説明上の例示において、エッジ４６３ａ、４６３ｂは、実質的に共通の縦方向位置に配列されており、線路４４４ａ、４４４ｂ、４５４ａ、４５４ｂの縦軸に対して実質的に垂直である。説明の例示においては、エッジ４６３ａ、４６３ｂが、上部及び下部接地板４４６ａ、４４６ｂの境界エッジ４５３ａ、４５３ｂを超えて平衡部４５２近くへ延在する。実施形態によっては、エッジ４６３ａ、４６３ｂ、４５３ａ、４５３ｂは、共通縦方向位置で重複の態様で配列することができ、上部及び下部エッジ４５３ａ、４５３ｂは、中間エッジ４６３ａ、４６３ｂよりも平衡部４５２側へ更に延在することが考えられる。実施形態によっては、ビア４６９ａ及び４６９ｂが、中間エッジ４６３ａ、４６３ｂよりも平衡部４５２側へ更に延在することも考えられる。
【００５８】
少なくとも実施形態によっては、中間接地板の左及び右側部分４６６ａ、４６６ｂが、不平衡部４４２の同相及び逆相線路４４４ａ、４４４ｂから十分に離間しており、不平衡領域４４２内において中間接地板に対する横電界の結合が実質的に無視できる。遷移領域においては、中間接地板の左及び右側部分４６６ａ、４６６ｂが、中間領域４６０の同相及び逆相線路４６４ａ、４６４ｂに対して相対的に近くなるように離間しており、中間接地板への横電界の少なくとも一部の結合がもたらされる。
【００５９】
バラン４００'''は、更に左及右側垂直アナロググランドスクリーン４６９ａ、４６９ｂを更に含む。そのような垂直グランドスクリーン４６９ａ、４６９ｂは、例えば、垂直に配列された導電性部材により提供することができる。説明的な実施形態においては、垂直導電性部材は、上部及び下部接地板４４６ａ、４４６ｂ間で延在して電気的に相互接続する導電性（すなわち、貫通メッキ）ビアにより設けられる。少なくとも実施形態によっては、導電性ビアらは、中心軸に対向する左及び右側部分４６６ａ、４６６ｂのエッジ近傍に配置されている。「杭の囲い（ｐｉｃｋｅｔ ｆｅｎｃｅ）」といった配置の隣接ビア間の空間を制御可能であり、例えば、最小動作波長の１／４よりも小さなビア間の最大離間距離を有する。好ましくは、隣接するビア間の離間距離は、最小動作波長の約１／１０を超えない。
【００６０】
実施形態によっては、不平衡部４４２の線路４４４ａ、４４４ｂの幅は、平衡部４５２の線路４５４ａ、４５４ｂの幅と同一である。他の実施形態においては、図示のように、幅が異なる。例えば、平衡部４５２の線路は、不平衡部４４２の線路よりも狭く又は（図示のように）広くすることができる。代替的に又は追加的に、線路４４４ａ‐４４４ｂ、４５４ａ‐４５４ｂ間の離間距離は、不平衡及び平衡領域４４２、４５２間で異なる又は（図示のように）同一とすることができる。幅、高さ、又は分離間隔、厚み及び誘電率といった物理パラメーターの選択は、特性インピーダンスといった各導波路の物理特性を制御するために選択可能である。例えば、不平衡部４４２の平行板ストリップ線路導波路の物理パラメーターは、典型的には約５０オーム〜１００オームの特性インピーダンスに選択可能である。同様に、平衡部４５２の埋め込み平行板導波路の物理パラメーターは、例えば、約５０オーム〜１００オームの好適な特性インピーダンスに選択可能である。好ましくは、不平衡部４４２及び平衡部４５２の特性インピーダンスは、不要反射の確率、又はバラン４００'''に沿って伝播する電磁波の不整合を最小にするべく選択される。
【００６１】
本明細書に開示の実施形態によっては、幅が異なる線路間の遷移は、段差又は傾斜の態様で達成し得る（例えば、ある幅から次への矩形の遷移）。代替的に又は追加的に、異なる幅間の遷移は、急峻な態様を少なくして達成することができ、例えば、本明細書に開示の例のようにテーパー又は面取りを有する。テーパーは直線、曲げ、又は直線及び曲げの適当な組み合わせであり得る。加えて、幅が相対的に相当に異なる実施形態においては、遷移は、一連の段階に亘って生じる多段の遷移により実行可能である。例えば、例示の実施形態においては、遷移領域４６０に中間線路４６４ａ、４６４ｂが設けられ、不平衡部線路４４４ａ、４４４ｂ及び平衡部線路４５４ａ、４５４ｂの幅の間の幅を有する。
【００６２】
図１２Ａ乃至図１２Ｆは、図１１Ａに開示の広帯域バランの個別断面を図示し、図１１Ａで特定された様々なセクションにおける例示の横電界を含む。図１２Ａに開示の不平衡部４２２のＡ−Ａ’に沿う第１セクションは、同相及び逆相線路４４４ａ、４４４ｂから対向線路及び上部及び下部接地板４６６ａ、４６６ｂに向かって指向された電界を含む横電界分布を図示する。電界分布は、構造の境界条件を満足し、反対のポテンシャルを持つ第１対称画像平行板導波路が上部接地板４６６ａの反対側に沿って位置するかのように、及び反対のポテンシャルを持つ第２対称画像平行板導波路が下部接地板４６６ｂの反対側に沿って位置するか（すなわち、鏡像）のように有効に振る舞う。
【００６３】
図１２Ｂに開示の遷移領域４６０のＢ−Ｂ’に沿う第２セクションが、線路４４４ａ、４４４ｂの上及び下に夫々配置された上部及び下部接地板延長部４４６ａ、４４６ｂを示す。延長部４５６ａ、４５６ｂに沿う接地板４４６ａ、４４６ｂの各々の中心開口が、変更されたグランドの電磁境界条件に従って電界を変更する。説明の例示における正味の結果は、各線路４４４ａ、４４４ｂのｙ軸に近い上部及び下部電界を外側（即ち、ｙ軸から離れる方向）へ効果的に曲げることである。この配置により、垂直（すなわち、ｙ軸方向）から水平（すなわち、ｘ軸方向）へ隣接する接地板延長部４４６ａ、４４６ｂ間及び線路間の電界の再形成が開始する。
【００６４】
図１２Ｃに開示の平衡領域４５２のＣ−Ｃ’に沿う第３セクションは、接地板４４６ａ、４４６ｂ夫々の増大する中心開口が、延長部４５６ａ、４５６ｂに沿って更に変化し、さもなければ変更されたグランド４４６ａ、４４６ｂの電磁境界条件に従って横電界を形成することを示す。説明の例示における正味の影響は、上部及び下部電界をｙ軸から更に離間させるべく効果的に曲げることである。加えて、中間接地板の左及び右側部分４６６ａ、４６６ｂ及び対応する垂直グランドスクリーン４６９が、遷移領域４６０の同相及び逆相線路４６４ａ、４６４ｂに相対的に近くに配置される。近傍は、横電界分布の少なくとも一部が構造の境界条件を満足するものであり、反対のポテンシャルを持つ第１対称画像平行板導波路が左及び右垂直グランドスクリーン４６９ａ、４６９ｂの反対側に沿って位置するかのように効果的に振る舞う。結果としては、これらの電界が、垂直（すなわち、ｙ軸方向）から水平（すなわち、ｘ軸方向）へ、線路を二分すると共に縦軸を含む平面から更に離間するべく整形（形づけ）される。
【００６５】
図１２Ｄに開示の平衡領域４５２のＤ−Ｄ’に沿う第４セクションは、接地板４４６ａ、４４６ｂ夫々の更に増大する中心開口が、幅広になる延長部に沿って更に変化し、さもなければ変更されたグランド４４６ａ、４４６ｂの電磁境界条件に従って横電界を形成することを示す。中間接地板の左及び右側部分４６６ａ、４６６ｂが、遷移領域４６０の同相及び逆相線路４６４ａ、４６４ｂに相対的に近くに居続け、ここで、対応する垂直グランドスクリーン４６９ａ、４６９ｂが線路４６４ａ、４６４ｂからより離れるように移動する。その近接は、横電界分布の少なくとも一部が、構造の境界条件を満足するようなものであり、反対のポテンシャルを持つ第１対称画像平行板導波路が左及び右垂直グランドスクリーン４６９ａ、４６９ｂの反対側に沿って位置するかのように効果的に振る舞う。結果としては、これらの電界が、垂直（すなわち、ｙ軸方向）から水平（すなわち、ｘ軸方向）へ、線路を二分すると共に縦軸を含む平面から更に離間するべく更に整形（形づけ）される。
【００６６】
図１２Ｅに開示の平衡領域４５２のＥ−Ｅ’に沿う第５セクションは、上部及び下部接地板４４６ａ、４４６ｂが除かれた（例えば、境界エッジ４５３及び平衡部４５２の間で縦方向に配置された）埋め込み平行板導波路を開示する。再び繰り返すが、等電位の平面に沿って設けられた中間接地板の左及び右側部分４６６ａ、４６６ｂを有する変更されたグランドの電磁境界条件に従って横電界が適合する。横電界は、上部及び下部接地板４４６ａ、４４６ｂ、中間接地板の左及び右側部分４６６ａ、４６６ｂ、及び左及び右側垂直グランドスクリーン４６９ａ、４６９ｂの１以上の境界条件を課すことにより、平行板ストリップ線路導波路の不平衡領域分布から埋め込み平行板導波路の平衡領域分布へと強いられ、若しくは調整される。
【００６７】
図１２Ｆに開示の平衡領域４５２のＦ−Ｆ’に沿う第６セクションは、同相線路４５４ａ及び逆相線路４５４ｂにより形成された埋め込み平行板導波路を開示する。電界は、同相線路４５４ａから実質的に連続して延在し、逆相線路４５４ｂ上で終端する。一連の断面により、テーパー付られた延長部が如何様に不平衡部４４２から平衡部４５２へ円滑に横電界を遷移させるのかを示す。
【００６８】
図１３は、連続構成で相互接続され、若しくは広帯域バランチョーク５００と呼ばれる２つの広帯域バラン５１０ａ、５１０ｂを含むバラン回路の実施形態の平面図を図示する。より詳細には、第１バラン５１０ａは、バラン５１０ａの不平衡端部に設けられた差動信号ポート５３０ａを含む。同様に、第２バラン５１０ｂは、バラン５１０ｂの不平衡端部に設けられた差動信号ポート５３０ｂを含む。アナロググランド５０６は、隣接するバラン５１０ａ、５１０ｂの平衡部の近傍の開口５１４を含む。各バラン５１０ａ、５１０ｂは、共通の縦軸に沿って配置されており、各々の平衡端部が対向して配置される。平衡端部が結合し、さもなければ隣接し、一方の差動信号ポート５３０ａ、５３０ｂから他方５３０ｂ、５３０ａへの信号伝播が許容される。バラン５１０ａ、５１０ｂは、本明細書に開示のものの如く任意の好適な広帯域バランである。少なくとも実施形態によっては、バラン５１０ａ、５１０ｂは、共通の構成を持つ。
【００６９】
図１４は、差動フィルター５８５に結合した広帯域バラン５６０を含む別のバラン回路５５０の実施形態の平面図を図示する。端的には、広帯域バラン５６０は、バラン５６０の不平衡部５６２の一端に配置した差動信号ポート５８０を含む。差動信号ポート５８０への相互接続のための差動回路素子の配置領域５７５も示されている。差動回路は、差動信号源（例えば、ドライバ）又はシンク（例えば、受信器）である。バラン５６０は、本明細書に開示の技術に従って、平衡部５７２及び遷移領域を含む。アナロググランド５５６は、平衡部５７２の周囲に設けられた開口５６４、及び少なくともフィルター５８５の平衡端部を含む。差動信号は、バラン５６０の一端に接続し、例えば、不平衡部５６２に接続し、他端（例えば、平衡部５７２）に向かって伝播する。
【００７０】
差動フィルター５８５は、任意の適当なフィルターで良く、例えば１以上の誘導、容量及び抵抗素子を含む。少なくとも実施形態によっては、フィルターは、平衡部５７２の同相及び逆相線路に対して高度の対称性を包含する。そのような構成は、例えば、平衡部５７２の２つの線路間で対称に相互接続された共有の容量素子を含むかもしれない。フィルターは、周知のフィルター設計及び／又は合成方法に応じて設計可能であり、ローパス、ハイパス及びバンドパスといった任意の所望の減衰プロファイルを有することができる。少なくとも実施形態によっては、フィルターは、２つの直列容量素子を含み、各々が、平衡部５７２の各線路に対して電気的に接続し、直流（ＤＣ）信号に対して障壁を提供する。少なくとも実施形態によっては、フィルターは、平衡部５７２の平衡特性を更に維持するようにシールド（遮蔽／保護）されていない。
【００７１】
実施形態によっては、フィルター出力が、依然として平衡であり、差動信号ではなくシングルエンド信号の搬送のために構成された別の不平衡部５９５との間で遷移可能である。バラン５９０は、本明細書に開示の任意のバラン技術、又はより一般的には任意の適当な従来のバランにより提供可能である。平衡信号の帯域幅を制限するフィルター用途においては、バランは、相対的に狭バンドのバランであっても良い。
【００７２】
図１５は、差動ドライバ回路６０２及び広帯域バラン６０４を含む集積回路６００の実施形態の概略図を示す。差動ドライバ回路は、バラン６０４に差動信号の入力を提供する。差動信号は、同相信号入力及び逆相信号入力を含み、各々の信号入力は、アナロググランドに対する他方の鏡像を表現する。従って、正弦波信号としては、同相信号入力上の正の信号の増加が、逆相信号入力上の不の信号の減少に対応するだろう。差動信号入力の一方の強度及び方向を持つ電流が、他方の差動信号入力の等しい強度及び反対の方向を持つ電流に対応する。
【００７３】
バラン６０４は、本明細書に開示の技術により構成された超広帯域バランであっても良い。実施形態によっては、バラン６０４の平衡出力が、例えば、差動フィルター６０６によりフィルターされる。代替的に又は追加的に、集積回路は、減衰器６０８又は他の適当な装置を含み、ドライバ回路６０２及びバラン６０４間の任意の不整合の有害な影響を減じる。例示の実施形態にて差動ドライバ回路６０２を有する集積回路を記述したが、差動レシーバ回路を持つ同様の回路を構成可能であることが予見される。差動レシーバ回路においては、バラン６０４から差動受信器に向かって信号が伝播する。
【００７４】
図１６は、集積回路６５０の別の実施形態の概略図を図示し、差動ドライバ６５２、広帯域バランチョーク６５４、及び差動レシーバ６５６を含む。差動ドライバ回路６５２は、広帯域チョーク６５４へ差動信号入力を提供する。差動信号は、差動信号に寄与しない望まない偶数モード電流と共に所望の奇数モード電流（すなわち、同相及び逆相電流）を含む。チョーク６５４は、一般的にコモンモード干渉と呼ばれる不要偶数モード信号を抑制、若しくは除去するべく構成される。
【００７５】
少なくとも実施形態によっては、チョーク６５４は、連続構成で配置され、図１３に開示の配置のように各々の平衡部で一つに結合した２つのバランを含む。バランの各々は、本明細書に開示の技術に従って構成された超広帯域バランであるかもしれない。少なくとも実施形態によっては、集積回路６５０も、チョーク６５４により除去された不要なコモンモード干渉無く差動信号を受信する差動レシーバ回路６５６も含む。代替的に又は追加的に、集積回路は、減衰器６５８（鎖線）又は他の適当な装置を含み、ドライバ回路６５２及びバラン６５４間の任意の不整合の有害な影響を減じる。
【００７６】
図１７は、不平衡及び平衡伝送線路間で差動信号を結合するプロセスの実施形態のフローチャート７００を図示する。端的には、本工程により、少なくとも１つのアナロググランド基準を持つ不平衡差動伝送線路とそのようなアナロググランド基準を有しない平衡差動伝送線路の間の電磁エネルギーの搬送を効率的に結合できる。ステップ７１０において、電磁的エネルギーが不平衡及び平衡差動伝送線路の一方からまず受信する。横断電磁（ＴＥＭ）又は準ＴＥＭ波の態様にて電磁エネルギーを受信する。受信したＴＥＭ波が、縦方向の中心線に関して対称な第１横電界分布を有する。ステップ７２０において、受信した電磁エネルギーが不平衡及び平衡差動伝送線路の他方へ伝播される。伝播したＴＥＭ波は、縦方向中心線に関して対称の第２横電界分布を有する。
【００７７】
ステップ７３０において、電界分布は、不平衡及び平衡差動伝送線路間の遷移領域に沿って対称に再構成される。第１及び第２電磁界分布が、各々の不平衡及び平衡伝送線路の構成の配置及び電磁境界条件としてのそれらの横電界上の影響により生じる。この再構成において、第１電磁界分布が、好ましくは、緩慢な態様に縦方向中心線に沿って調整されて第２電磁界分布へ適合する。好ましくは、再構成により、相対的に広い動作帯域幅上で電磁エネルギーの反射が減じられる。例えば、動作帯域幅は、少なくとも１０：１である。少なくとも実施形態によっては、動作帯域幅が、センチメーター未満の波長を含む。代替的に又は追加的に、動作帯域幅が、ミリメーター未満の波長を含む。
【００７８】
ＳｉＧｅ実施例：第１実施例においては、バランの実施の集積回路は、差動マイクロストリップ不平衡部及び平行‐導体平衡部を含む。ＩＢＭ ＳｉＧｅ−７ｈｐプロセスを考慮すれば、５つの金属層が入手可能であり、各々が、近傍の層から誘電率（εr）が約３．１、及び約１．２μｍの距離（ＨU）の材料、及びバランの遷移領域のグランドされた基板の実質的な終端のためのディープトレンチ絶縁により分離されている。マイクロストリップ導波路の特性インピーダンスＺOは、Ｈ.Ａ.Ｗｈｅｅｌｅｒにより発展され、“マイクロ波技術者のハンドブック、第１巻”、Ｔ.Ｓａａｄ著、１９７１年編、ｐ.１３７の開示といった周知技術により計算することができる。Ｓａａｄの参考文献は、マイクロストリップの特性インピーダンス対その幅−高さ比に応じたパラメーター曲線の一連を含む。端的には、これらの曲線は、ワイドストリップ近似と呼ばれる０．１（ｗ／ｈ＞０．１）よりも大きな比率で提供される。Ｓａａｄによれば、約２．４の幅−高さ比が、約３μｍの幅（ＷU）を要求する５０オームのＺ0に要求される。従って、ＩＢＭ ＳｉＧｅ−７ｈｐプロセスに従った半導体を構成し、（例えば、図２Ａに開示されたものと類似する）不平衡部において「上方‐下方（オーバー‐アンダー）」配置を有する広帯域バランの実施形態においては、各々の同相及び逆相線路の幅（ＷU）が、約３μｍであり、各々の同相及び逆相マイクロストリップ導波路にとって、設計特性インピーダンスＺOU＝５０オームである。
【００７９】
接地板層の除去により平衡部を形成することができ、（例えば、図２Ｂに開示のものに類似する）平行板導波路構成が生じる。接地板の除去により平衡部の同相及び逆相線路（ＨB）の離間距離が約３．２５μｍになる。これは、層間の離間距離の２倍（すなわち、２×１．２μｍ）に対して除去された金属層の厚み（すなわち、約０．８５μｍ）を加えたものに相当する。
【００８０】
平行板導波路の線幅（ｗ）、分離距離（ｈ）及び特性インピーダンス（Ｚ0）間の近似の関係が、Ｚ0＝３７７／（εr）*（ｈ/ｗ）により算出され、これは、“マイクロ波エンジニアリング及び用途、”Ｏ.Ｐ.Ｇａｎｄｈｉ著、１９８１年、ｐ.５３にて議論されている。この関係は、周辺の容量を無視した特性インピーダンス（例えば、１００オーム）の設計のための線路の幅（ＷB）の近似の推測に用いることができる。従って、１００オームの特性インピーダンスのために、かつ、３．２５μｍの分離間隔（ＨB）とすると、平衡上方‐下方構成の同相及び逆相線路の幅（ＷB）が約７μｍである。
【００８１】
３μｍの線路幅（ＷU）の不平衡部から７μｍの線幅（ＷB）の平衡部への遷移は、不連続な段差として構成可能である。これに代えて、そのような遷移は、周知の技術を活用して達成することができ、そのようなサイズ差に伴う余剰なリアクタンスを補償することができる。少なくとも１つの方法によれば、不連続の箇所にて線状の面取り（テーパー）を設ける。例えば、４５度のリニアテーパーを遷移領域に設けることができる。テーパー長は、段差比、誘電率値、及び基板厚みに依存する。Ｋ．Ｃ．Ｇｕｐｔａ等に開示のように、３つのそのような幅変化は、リニアテーパー、曲げられたテーパー、及び部分的なリニアテーパーを含む。状況によっては、テーパーは不要であるかもしれない。
【００８２】
本明細書に開示の同相及び逆相線路及び接地板のどれも電気的に導電性の材料から作製することができる。導電性材料は、銀、銅、金、アルミニウム、及びスズといった金属；黄銅、青銅といった金属合金；グラファイトといったセミメタル導体；及びそのような材料の組み合わせを含む。
【００８３】
本明細書に開示の誘電体層のどれもが、空気、磁気（セラミックス）、マイカ、ガラス、プラスチック、及び様々な金属の酸化物といった、静電界の効率的な保持体でもある絶縁性材料から作製することができる。
【００８４】
本明細書に開示のバラン及びバラン回路のどれも、１以上の誘電又は絶縁層により保持された１以上の導電層を有するプリント回路基板（ＰＣＢ）アセンブリとして作製可能である。ＰＣＢの導電層は、典型的には、薄く導電性の箔、例えば、銅から成る。誘電又は絶縁層は、エポキシ樹脂と一緒にラミネート可能である。誘電体は、回路の要求に依存して、異なる絶縁値を提供するべく選択される。これらの誘電体の幾つかは、ポリテトラフルオロエチレン（例えば、テフロン（登録商標））、ＦＲ−４、ＦＲ−１、ＣＥＭ−１又はＣＥＭ−３である。ＰＣＢ分野において用いられる他の材料は、ＦＲ−２（フェノールコットンペーパー）、ＦＲ−３（コットンペーパー及びエポキシ）、ＦＲ−４（ガラス織布及びエポキシ）、ＦＲ−５（ガラス織布及びエポキシ）、ＦＲ−６（艶消しガラス（Ｍａｔｔｅ ｇｌａｓｓ）及びポリエステル）、Ｇ−１０（ガラス織布及びエポキシ）、ＣＥＭ−１（コットンペーパー及びエポキシ）、ＣＥＭ−２（コットンペーパー及びエポキシ）、ＣＥＭ−３（ガラス織布及びエポキシ）、ＣＥＭ−４（ガラス織布及びエポキシ）、ＣＥＭ−５（ガラス織布及びポリエステル）である。
【００８５】
本明細書に開示のバラン及びバラン回路のいずれも、お互いに１以上の絶縁層により分離された１以上の導電層（例えば、線路及び接地板）を有する集積回路として作製可能である。そのようなバラン回路は、シリコン、ゲルマニウム、ガリウム‐ヒ素（ＧａＡｓ）といったＩＩＩ−Ｖ材料、そのような半導体の組み合わせの半導体基板上に形成可能である。実施形態によっては、バラン回路は、モノリシックな集積回路として構成可能である。代替的に、バラン回路は、マルチチップアセンブリとして構成可能である。
【００８６】
備える、含む、及び／又は個々の複数形は、非限定的なものであり、列挙された要素を含み、また、不列挙の追加要素を含むことができる。及び／又も非限定なものであり、列挙された要素の１以上、また列挙された要素の組み合わせを含む。
【００８７】
当業者は、本願発明を理解し、その精神又はその本質的特徴を逸脱することなく、他の特定の形態にて具現化されるかもしれない。上述の実施形態は、従って、本明細書に開示の本発明を限定するというよりは全ての点において例示であると考えるべきである。本発明の技術的範囲は、従って、上述の記述よりは添付請求項により示唆され、請求項と同等の意味及び範囲内における全ての変更は、よって、ここに包含される。
【技術分野】
【０００１】
マイクロ波及びＲＦ回路及び同種の分野、より端的にはそのような回路で使用されるバランに概して関連する様々な実施形態を本明細書に開示する。
【背景技術】
【０００２】
差動伝送線路上の信号伝送により外部漂遊電界に起因するノイズ影響又は干渉が低減される。外部信号源はいずれも伝送線路上に同相モード信号のみ誘起する傾向にあり、グランドに平衡化されたインピーダンスにより漂遊電界に起因する差動ピックアップが最小化される。差動伝送線路により差動レシーバが同相モード干渉を阻止して接続上のノイズを低減する。伝送線路は、グランドに対して同一のインピーダンスを有し、干渉場又は電流により両方の配線に同一の電圧が誘起される。しかしながら、そのような差動信号用平衡回路は、一般的に低周波数で適用されてきた。
【０００３】
バランと呼ばれる回路素子は、不平衡伝送線路の入力を１以上の平衡伝送線路の出力へ変換し、又はこの逆のために汎用されている。低周波数帯で動作するバランは、一般的に、トランスといった集中定数素子から成る。そのような低周波数バランは、高いパフォーマンス及び非常に広い帯域幅を達成するためにフェライト及び空気コイル変換器技術を活用することが多い。
【０００４】
しかしながら、電子技術の傾向としては、一般的に、更なる動作周波数及び帯域幅の増大に向かっている。従って、バランは、高周波及び／又は広帯域動作の要望が多い高難易度の多様な用途において採用されている。例えば、バランは、デルタ‐シグマ変調ダイレクトデジタル合成器、デジタル‐アナログ変換器（ＤＡＣ）、アナログ‐デジタル変換器（ＡＤＣ）、差動デジタルシグナリング、ＲＦミキサー、ＳＡＷフィルター、及びアンテナフィードの出力段に組み込まれる。このような用途では、差動入力から同相エネルギーを拒否可能又は同相エネルギーが欠いた差動出力を供給可能であり、集積回路に適合可能である小型な広い帯域幅（広帯域）のバランが要望される。
【０００５】
ラジオ波周波数（例えば、マイクロ波）及びこれよりも高周波においては、フェライト及び空気コイル変換器を備える広帯域バランを作製することが増々困難であり、他の技術が必要とされている。そのような高周波帯で動作するバランは、一般的に分布定数素子から成る。各々が分布定数素子から成るこれらのバランの多くは１／４波長整合素子を含む、又は使用可能波長に応じて決定されたサイズのトランスであるため、それらの周波数帯が根本的に狭いという欠点がある。更に、そのような高周波信号（例えば、ＲＦ、マイクロ波、ミリ波）は、一般的に、平衡差動信号というよりはシングルエンド及び不平衡逆相信号に依拠する。より明確に述べれば、信号がグランド基準により駆動される。そのようなシングルエンド信号は、（外側導線がグランドされている同軸ケーブルといった高周波数伝送線路を考慮すれば）電磁干渉の制御においては有効であるかもしれない。不幸にも、そのような構造は、グランドから必然的に隔離される平衡差動信号の伝送には上手く適合しない。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
超広帯域動作をサポートするバラン構造を使用して、不平衡伝送線路及び平衡伝送線路間で差動信号を結合するためのシステム及び技術の実施形態を本明細書に開示する。少なくとも実施形態によっては、その結合が、マイクロ波及びミリ波動作帯の少なくとも１つのために達成される。
【０００７】
第１の観点においては、本明細書に開示の少なくとも１つの実施形態が、不平衡伝送線路部、平衡伝送線路部、及び不平衡伝送線路部と平衡伝送線路部の間に設けられた遷移領域を含む広帯域バランを開示する。不平衡伝送線路部は、縦軸に沿って延在する第１同相線路、第１線路に平行に延在する第１逆相線路、及び第１同相及び逆相線路夫々に対して平行で、電磁的に結合し、そして物理的に離間した少なくとも１つの接地板を含む。平衡伝送線路部は、第２同相線路及び第２逆相線路を含む。第２同相線路は、第１同相線路に電気的に接続し、第２逆相線路は、第１逆相線路に電気的に接続する。更に、第２同相及び逆相線路夫々が、対応の個別の第１同相及び逆相線路に対して縦に平行（平面：Ｂｒｏａｄｓｉｄｅ）であり、また、少なくとも１つの接地板に対して実質的に結合していない。
【０００８】
実施形態によっては、少なくとも１つの接地板が、第１同相線路及び第１逆相線路の間に設けられる。結果として、同相及び逆相線路夫々が、少なくとも１つの接地板の隣接する側面と共に個別のマイクロストリップ導波路を構成する。より一般的には、不平衡伝送線路部が、マイクロストリップ導波路；コプラナーストリップ線路；平行板ストリップ線路；有限グランドコプラナー導波路（ＦＧＣＰＷ）；コプラナー導波路；コプラナーストリップ線路；非対称ストリップ線路；及びスロット線路の内の一つであっても良い。少なくとも実施形態によっては、不平衡及び平衡伝送線路は、ミリ波伝送及びマイクロ波伝送の少なくとも１つを実行可能である。
【０００９】
実施形態によっては、マイクロストリップ伝送線路夫々が、個別の第１特性インピーダンスを有し、これらの特性インピーダンスが実質的に等しい。加えて、平衡伝送線路部が、第１特性インピーダンスのいずれかの約２倍の第２特性インピーダンスを有する。
【００１０】
遷移領域は、不平衡及び平衡伝送線路部間で少なくとも１つの個々の接地板の境界を規定する個別の末端エッジを含む。接地板エッジ変動も設定されており、個別の末端エッジから寸法される所定長だけ縦軸に沿って延在する。加えて、不平衡、平衡及び遷移領域の夫々の個別断面が、縦軸に関して実質的に対称である。実施形態によっては、接地板エッジ変動が、不平衡伝送線路部から離間するべく延在すると共に平衡伝送線路部側へ向けられた狭端を有する接地板のテーパー延長部を規定する。
【００１１】
実施形態によっては、不平衡伝送線路部、平衡伝送線路部及び遷移領域の夫々が、一つの集積回路に組み込まれる。集積回路は、例えば、Ｓｉ；Ｇｅ；ＩＩＩ−Ｖ半導体；ＧａＡｓ及びＳｉＧｅ；及びこれらの組み合わせから成る群から選択される任意の適切な集積回路装置技術によって構成される。
【００１２】
実施形態によっては、バランは、差動フィルターに結合され、若しくはこれを含むように改造可能である。例えば、そのような差動フィルターを遷移領域とは逆側の平衡伝送線路部の端部に結合しても良い。
【００１３】
代替的又は追加的に、バランは、相似構成の第２広帯域バランに結合し、若しくはこれを含むように改造可能である。そのように構成されるとき、バランは、各々の平衡伝送線路部において連続態様にて一体的に結合する。
【００１４】
別の観点においては、本明細書に開示の少なくとも１つの実施形態は、不平衡差動伝送線路と平衡差動伝送線路との間で差動信号を効率的に結合する方法に関する。端的には、不平衡差動伝送線路は、少なくとも１つのアナロググランド基準を有する；他方、平衡差動伝送線路は、そのようなアナロググランド基準を有しない。本方法は、不平衡及び平衡差動伝送線路の一方から伝播する横電磁（ＴＥＭ）波の電磁エネルギーを受信するステップを含む。ＴＥＭ波が、縦方向の中心線に関して対称の第１横電界分布を有する。受信した電磁エネルギーは、不平衡及び平衡差動伝送線路の他方に対して伝送される（すなわち、不平衡から平衡、又は平衡から不平衡）。ＴＥＭ波は、同様に、第２横電界分布を有し、これも縦方向の中心線に関して対称である。本方法は、更に、第１電磁界分布を第２電磁界分布へ対称に再構成することを含む。そのような対称の再構成は、不平衡及び平衡差動伝送線路間の遷移領域に沿って達成される。この再構成により、ミリ波伝送及びマイクロ波伝送の少なくとも１つを含む電磁エネルギーにとって、少なくとも約１０：１の帯域幅上で電磁エネルギーの反射が最小化される。
【００１５】
縦方向の中心線に沿って徐々に対称に再構成しても良い。実施形態によっては、対称に再構成することが、遷移領域に沿う少なくとも１つのアナロググランドとＴＥＭ波の相互作用の態様で実行される。例えば、少なくとも１つのアナロググランド基準の縦方向のテーパーの態様にて横電界分布を形づけることにより対称に再構成することを達成可能である。
【００１６】
更に別の観点においては、本明細書に開示の少なくとも１つの実施形態は、不平衡伝送線路部、平衡伝送線路部、及び不平衡及び平衡伝送線路部の間に設けられた遷移領域を含む広帯域バランを提供する。広帯域バランは、不平衡差動伝送線路及び平衡差動伝送線路の一方から伝播する横電磁（ＴＥＭ）又は準ＴＥＭ波の電磁エネルギーを受信する手段を含む。ＴＥＭ波は、第１横電界分布を有し、これは、縦方向の中心線に関して対称である。バランは、不平衡差動伝送線路及び平衡差動伝送線路の他方へ受信した電磁エネルギーを伝送する手段も含む。ＴＥＭ波は、第２横電界分布を有し、これも縦方向の中心線に関して対称である。ここで更には、バランは、第２電磁界分布に適合するように第１電磁界分布を対称に再構成する手段を含む。再構成手段が、不平衡及び平衡差動伝送線路間の遷移領域に沿って配置されている。再構成手段は、少なくとも約１０：１の帯域幅上で電磁エネルギーの反射を最小化する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
異図に亘り同一参照符号により同一要素が示された添付図面に開示されているように、後述の本発明の好適な実施形態のより端的な開示により、本発明の上述及び他の目的、特徴及び効果が明らかになるだろう。図面は、必ずしもスケールされたものではなく、むしろ本発明の原理を提示することに重きが置かれている。
【図１】図１は、広帯域バランの実施形態の概略図を図示する。
【図２】図２Ａ及び図２Ｂは、図１に示す広帯域バランの不平衡部及び平衡部の一例の断面を個別に図示する。
【図３】図３Ａ及び図３Ｂは、図１に示す広帯域バランの不平衡部及び平衡部の別例の断面を個別に図示する。
【図４】図４Ａ及び図４Ｂは、図１に示す広帯域バランの不平衡部及び平衡部の別例の断面を個別に図示する。
【図５】図５は、対向配置のマイクロストリップ導波路を含む不平衡部を備える広帯域バランの例の平面図を図示する。
【図６】図６Ａ乃至図６Ｆは、個別セクションでの例示の電界分布を含む図５に示された広帯域バランの各断面図を図示する。
【図７】図７Ａ及び図７Ｂは、広帯域バランの実施形態の平面及び縦方向断面を個別に図示する。
【図８】図８Ａ乃至図８Ｃは、図７Ａに開示の広帯域バランの各断面を図示し、図７Ａに特定された様々なセクションにおける例示の電界分布を含む。
【図９】図９Ａ及び９Ｂは、広帯域バランの別の実施形態の平面及び縦方向断面を個別に図示する。
【図１０】図１０Ａ乃至図１０Ｃは、図９Ａに開示の広帯域バランの個別断面を図示し、図９Ａで特定された様々なセクションにおける例示の電界分布を含む。
【図１１】図１１Ａ及び１１Ｂは、広帯域バランの更なる別の実施形態の平面及び縦方向断面を個別に図示する。
【図１２】図１２Ａ乃至図１２Ｆは、図１１Ａに開示の広帯域バランの個別断面を図示し、図１１Ａで特定された様々なセクションにおける例示の電界分布を含む。
【図１３】図１３は、連続に相互接続された、若しくは広帯域バランチョーク（ｃｈｏｋｅ）と呼ばれる２つの広帯域バランの実施形態の平面図を図示する。
【図１４】図１４は、差動フィルターを含む広帯域バラン回路の実施形態の平面図を図示する。
【図１５】図１５は、差動ドライバ及び広帯域バランを含む集積回路の実施形態の概略図を図示する。
【図１６】図１６は、差動ドライバ、広帯域バランチョーク、及び作動レシーバを含む集積回路の別の実施形態の概略図を図示する。
【図１７】図１７は、不平衡及び平衡伝送線路間で差動信号を結合するためのプロセスのフローチャートを図示する。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本質的な広い帯域幅上で差動信号を伝送することに適合した不平衡及び平衡構造を相互接続するシステム及びプロセスの実施形態の記述を次に述べる。より端的には、任意の特定周波数において共振する要素を持たない進行波構造は、中央縦軸に沿って配置され、差動信号の伝送を共同してサポートするべく構成された同相及び逆相導電線路を有する。進行波構造は、平行板導波路、コプレナー導波路、マイクロストリップ導波路、及び平行板及びコプレナーストリップ線路導波路を含む差動ストリップ線路導波路として構成される伝送線路、若しくは導波路部を含むことができる。この構造は、バランと呼ばれ、双方向（例えば、不平衡から平衡、及び平衡から不平衡）の差動信号の効率的伝送を許容し、最小の反射又は信号完全性の他の劣化を伴う。
【００１９】
バランは、グランドと以下に概して述べるアナログ又はデジタルグランドを少なくとも１つ有する不平衡部を含む。グランドは、同相又は逆相線路のどちらからも物理的に隔離されている（すなわち、直流経路がない）。非ゼロ周波数においては、しかしながら、線路及びグランドが共に差動信号線路に沿って同相モード信号をサポートする。そのような同相モード信号は、時折、偶数モード信号と呼ばれる。平衡部において、少なくとも１つのアナロググランドが実質的に除かれ、若しくは差動信号線路から隔離される。遷移領域において、グランド有りからグランド無しの遷移が生じる。結果として、各線路と少なくとも１つのアナロググランド間で測定される実効的な同相インピーダンスが開（オープン）回路（すなわち、無限インピーダンス）に近づき、同相モード信号は、平衡部に沿ってもはやサポートされない。しかしながら、それらの差動信号線路は、差動モード伝播をサポート可能なままである。そのような同相モード信号が無い差動モード信号が平衡構成を象徴する。
【００２０】
広帯域の差動信号バラン１００の実施形態の概略図を図１に示す。バラン１００は、同相信号線路１０４ａ、逆相信号線路１０４ｂ、及び少なくとも１つのアナロググランド１０６を有する不平衡部１０２を含む。同相線路１０４ａ、逆相線路１０４ｂ及び少なくとも１つのグランド１０６は、共同で少なくとも１つの伝播導波路モードをサポートするべく構成されている。例えば、第１導波路は、同相線路１０４ａ及びアナロググランド１０６を含んでも良く、第１特性インピーダンスＺOU1を有する。同様に、第２導波路が、逆相線路１０４ｂ及びアナロググランド１０６を含んでいても良く、第２特性インピーダンスＺOU2を有する。少なくとも実施形態によっては、第１及び第２特性インピーダンスが実質的に同一である：すなわち、ＺOU1＝ＺOU2＝ＺOU。
【００２１】
不平衡部１０２は、同相又は逆相線路１０４ａ、１０４ｂのいずれかを流れる電流がアナロググランド１０６と相互作用する点において少なくとも不平衡と考えることができる。そのため、不平衡部１０２は、お互いに対して個別の奇数モードインピーダンスを有する同相及び逆相線路１０４ａ、１０４ｂを流れる差動モードと呼ばれることもある逆方向の電流(すなわち、Ｉo+、Ｉo-)をサポート可能である。加えて、不平衡部１０２は、アナロググランド１０６との関係において偶数モードインピーダンスを有する同相及び逆相線路１０４ａ、１０４ｂを流れる同相と呼ばれることもある同方向（ｃｏ−ａｌｉｇｎｅｄ）の電流（すなわち、Ｉe+、Ｉe-）をサポート可能である。
【００２２】
バラン１００は、同相信号線路１１４ａ及び逆相信号線路１１４ｂを有するがアナロググランド基準を含まない平衡部 １１２も含む。同相線路１１４ａ及び逆相線路１１４ｂは、平衡伝播導波路モードをサポート可能な平衡導波路として配置される。平衡導波路は、各々特性インピーダンスＺOBを有する線路１１４ａ、１１４ｂにより形成される。同相信号線路１１４ａは、不平衡部１０２の同相線路１０４ａと電気的に接続している。同様に、逆相信号線路１１４ｂは、不平衡部１０２の逆相線路１０４ｂと電気的に接続している。この構造は、同相及び逆相線路１０４ａ、１０４ｂを流れる各電流が実質的に等しくかつ反対である(すなわち、Ｉo+、Ｉo-)点において少なくとも平衡であると考えることができる。アナロググランド１０６に対して偶数モードインピーダンスを有する同相及び逆相線路１０４ａ、１０４ｂに同方向の電流（すなわち、Ｉe+、Ｉe-）が流れる。
【００２３】
バラン１００は、同相信号線路１２４ａ及び逆相信号線路１２４ｂを有する遷移領域１２０も含む。同相線路１２４ａ及び逆相線路１２４ｂは、伝播導波路モードをサポート可能な導波路として配置される。同相信号線路１２４ａは、不平衡部１０２の同相線路１０４ａと平衡部１１２の同相線路１１４ａとの間で電気的に接続されている。同様に、逆相信号線路１２４ｂは、不平衡部１０２の同相線路１０４ｂと平衡部１１２の同相線路１１４ｂとの間で電気的に接続されている。遷移領域１２０は、不平衡部１０２のアナロググランド１０６に電気的に接続されている部分的なアナロググランド１２６も含む。
【００２４】
次に図２Ａを参照すると、広帯域バラン１００の不平衡部２０２の一例の断面が図示されている。不平衡部２０２は、同相線路２０４ａ、逆相線路２０４ｂ及びアナロググランド２０６を含む。本例では、アナロググランド２０６が接地板２０６として設けられている。上部誘電体層２０８ａがアナログ接地板２０６の上面に接し、下部誘電体層２０８ｂが接地板２０６の底面に接する。同相線路２０４ａは、アナログ接地板２０６の上面とは反対側の上部誘電体層２０８ａの上面に沿って延在する。逆相線路２０４ｂは、アナログ接地板２０６の底面とは反対側の下部誘電体層２０８ｂの底面に沿って延在する。少なくとも実施形態によっては、同相及び逆相線路２０４ａ、２０４ｂは、断面において実質的に均等であり、中央縦軸に平行に延在する。
【００２５】
広帯域バラン１００の平衡部２１２の例の断面を図２Ｂに示す。端的には、平衡部２１２は、図２Ａに示すように不平衡部２０２を有するバランに対応する。平衡部２１２は、同相線路２１４ａ及び逆相線路２１４ｂを含む。平面（プラナー）誘電体層２０８は、同相線路２１４ａと逆相線路２１４ｂとの間を延在し、ここで、同相線路２０４ａが誘電体層２０８の上面に沿って延在し、逆相線路２０４ｂが誘電体層２０８の底面に沿って延在し、アナログ接地板２０６を有しない。少なくとも実施形態によっては、同相及び逆相線路２１４ａ、２１４ｂは、バラン１００の中央縦軸に平行に延在する断面において実質的に均等である。
【００２６】
不平衡部２０２に関しては、同相線路２０４ａ、上部誘電体層２０８ａ及び接地板２０６により第１マイクロストリップ導波路が構成される。差動信号（不図示）の同相成分により第１マイクロストリップ導波路を駆動可能である。同様に、逆相線路２０４ｂ、下部誘電体層２０８ｂ、及び接地板２０６により第２マイクロストリップ導波路が構成される。差動信号の逆相成分により第２マイクロストリップ導波路を駆動可能である。参照ｘ及びｙ座標軸は、各々の横断断面図のために示され、バラン１００の中央縦軸に一致する原点を有する。線路２０４ａ、２０４ｂ夫々は、個別のｘ軸に沿って測定される幅（ｗU）、ｙ軸に沿って測定される厚み（ｔU）、及び同じくｙ軸に沿って測定される接地板２０６上の高さ（ｈU）を有する。第１及び第２マイクロストリップ導波路は、各々、特性インピーダンスＺOU1、ＺOU2を有し、これら各々は、導波路設計の当業者に知られた方法により、個別の誘電体層２０８の寸法ｗU、ｔU、ｈU、及び誘電率（εr）に応じて算出できる。不平衡部２０２は高度の対称性を呈し、ｘ及びｙ軸の各々において対称であり、ここでは中央縦軸との関係において対称であることは明白である。
【００２７】
平衡部２１２に関しては、同相線路２１４ａと逆相線路２１４ｂにより平行板導波路が構成される。線路２１４ａ、２１４ｂが、個別に、ｘ軸に沿って測定される幅（ｗB）、ｙ軸に沿って測定される厚み（ｔB）、及び同じくｙ軸に沿って測定される各々に対する高さ（ｈB）を有する。平行板導波路は、個別の特性インピーダンスＺOBを有し、これも、一般的に知られた方法により、誘電体層２０８の個別の寸法ｗB、ｔB、ｈB、及び誘電率（εr）に応じて算出することができる。平衡部２１２も高度の対称性を呈することが明らかであり、ｘ及びｙ軸夫々に関して対称である（すなわち、中央縦軸に関して対称である）。
【００２８】
広帯域バラン１００の不平衡部２２２の別例の断面を図３Ａに示す。不平衡部２２２は、バラン１００の縦軸に沿って延在する同相線路２２４ａ及び逆相線路２２４ｂを上部アナログ接地板２２６ａ及び下部アナログ接地板２２６ｂの間に含む。誘電体層２２８は、上部及び下部アナログ接地板層２２６ａ、２２６ｂの間を延在し、誘電体層２２８内に埋め込まれた同相及び逆相線路２２４ａ、２２４ｂを有する。少なくとも実施形態によっては、同相及び逆相線路２２４ａ、２２４ｂ（一般化して２２４）は、縦軸に平行に延在する断面において実質的に均等である。誘電体層が複層、例えば、一つが線路２２４の上、一つがその下にある２層を含むことが考えられる。
【００２９】
広帯域バラン１００の平衡部２３２の別例の断面を図３Ｂに示す。端的には、平衡部２３２が、図３Ａに示す不平衡部２２２を有するバランに対応する。平衡部２３２は、平面誘電体層２２８に埋め込まれた同相線路２３４ａ及び逆相線路２３４ｂを含み、上部及び下部アナログ接地板２２６ａ、２２６ｂのいずれも有しない。少なくとも実施形態によっては、同相及び逆相線路２３４ａ、２３４ｂが、バラン１００の縦軸に平行に延在する断面において実質的に均等である。
【００３０】
不平衡部２２２に関しては、同相線路２２４ａ、逆相線路２２４ｂ及び上部及び下部接地板２２６ａ、２２６ｂによりコプレナー、ストリップ線路導波路が構成される。差動信号（不図示）により同相線路２２４ａ、逆相線路２２４ｂを駆動可能である。参照ｘ及びｙ座標軸は、横断断面図のために図示されており、バラン１００の中央縦軸に一致する原点を有する。各線２２４ａ、２２４ｂは、各々、ｘ軸に沿って測定される幅（ｗU）及び間隔（ｓU）、ｙ軸に沿って測定される厚み（ｔU）、及びｙ軸に沿って測定される接地板２２６ａ、２２６ｂのいずれかに対する均等な高さ（ｈU）を有する。コプレナー、ストリップ線路導波路は、特性インピーダンスＺOUを有し、これは、誘電体層２２８の個々の寸法ｗU、ｓU、ｔU、ｈU、及び誘電率（εr）に応じて算出することができる。平衡部２２２が高度の対称性を呈することが明らかであり、各ｘ及びｙ軸に関して対称である。
【００３１】
平衡部２３２に関しては、同相線路２３４ａと逆相線路２３４ｂによりコプレナー導波路が構成される。線路２３４ａ、２３４ｂが、個別に、ｘ軸に沿って測定される幅（ｗB）及び間隔（ｓU）、及びｙ軸に沿って測定される厚み（ｔB）を有する。コプレナー導波路は、個別の特性インピーダンスＺOBを有し、これも誘電体層２２８の個別の寸法ｗB、ｔB、及び誘電率（εr）に応じて算出することができる。平衡部２３２も高度の対称性を呈することが明らかであり、各ｘ及びｙ軸に関して対称である。
【００３２】
広帯域バラン１００の不平衡部２４２の更なる別例の断面を図４Ａに示す。不平衡部２４２は、バラン１００の縦軸に沿って延在する同相線路２４４ａ及び逆相線路２４４ｂを上部及び下部アナログ接地板２４６ａ、２４６ｂ間に含む。誘電体層２４８は、上部及び下部アナログ接地板２４６ａ、２４６ｂ間を延在し、誘電体層２４８内に埋め込まれた同相及び逆相線路２４４ａ、２４４ｂを有する。少なくとも実施形態によっては、同相及び逆相線路２４４ａ、２４４ｂ（一般化して２４４）は、縦軸に平行に延在する断面において実質的に均等である。誘電体層が複層、例えば、一つがその上、一つがその下、おそらく一つが線２４４の間にある２層を含むことが考えられる。少なくとも実施形態によっては、同質の誘電体が、２４６ａの上及び２４６ｂの下（不図示）を延在する。
【００３３】
広帯域バラン１００の平衡部２５２の別例の断面を図４Ｂに示す。端的には、平衡部２５２が、図４Ａに示すように不平衡部２４２を有するバランに対応する。平衡部２５２は、平面誘電体層２４８に埋め込まれた同相線路２５４ａ及び逆相線路２５４ｂを含み、上部又は下部アナログ接地板２４６ａ、２４６ｂのいずれも有しない。少なくとも実施形態によっては、同相及び逆相線路２５４ａ、２５４ｂが、縦軸に平行に延在する断面において実質的に均等である。
【００３４】
不平衡部２４２に関しては、同相線路２４４ａ、逆相線路２４４ｂ及び上部及び下部接地板２４６ａ、２４６ｂにより平行板、ストリップ線路導波路が構成される。差動信号源（不図示）により同相線路２４４ａ、逆相線路２４４ｂを駆動可能である。参照ｘ及びｙ座標軸は、横断断面図のために示され、バラン１００の中央縦軸に一致する原点を有する。線路２４４ａ、２４４ｂ夫々は、個別のｘ軸に沿って測定される幅（ｗU）、ｙ軸に沿って測定される厚み（ｔU）及び間隔（ｓU）、及びｙ軸に沿って測定される各々に対する均一の高さ（ｈU）を有する。平行板、ストリップ線路導波路は、個別に特性インピーダンスＺOUを有し、これは、誘電体層２４８の個別の寸法ｗU、（ｓU）、ｔU、ｈU、及び誘電率（εr）に応じて算出することができる。不平衡部２４２が高度の対称性を呈することが明らかであり、各ｘ及びｙ軸に関して対称である。少なくとも実施形態によっては、線路２４４ａ及び２４４ｂが、ｘ方向（正及び負）において互いにオフセットしており、間隔ｓU又は高さｈU（不図示）を調整する必要なく特性インピーダンスＺOUが設定される。
【００３５】
平衡部２５２に関しては、同相線路２５４ａと逆相線路２５４ｂにより平行板導波路が構成され、誘電体層２４８内に埋め込まれる。線路２５４ａ、２５４ｂが、個別に、ｘ軸に沿って測定される幅（ｗB）及び間隔（ｓB）、ｙ軸に沿って測定される厚み（ｔB）及び離間距離（ｈB）を有する。平行板導波路は、個別の特性インピーダンスＺOBを有し、これは、誘電体層２４８の個別の寸法ｗB、ｔB、ｈB及び誘電率（εr）に応じて算出することができる。平衡部２５２も高度の対称性を呈することが明らかであり、ｘ及びｙ軸夫々に関して対称である。
【００３６】
図５は、例えば図２Ａに図示されたものと同様の、対向するマイクロストリップ導波路を含む不平衡部３０２を備える広帯域バラン３００の例の平面図を図示する。上部誘電体層３０８ａ上の同相線路が視認できる。また、陰影の領域が、中心接地板３０６の上面であり、都合によりに透明に表された誘電体層を介して視認できる。平衡部３１２は、同相及び逆相線路間の接地板３０６の一部の除去により形成される。接地板の開口３１４の外周が、図示のように誘電体層３０８内に位置することを示す破線にて図示されており、平衡部３１２内において接地板３０６の全体を除去する必要はない。むしろ、接地板３０８が平行線路間から除かれ、この除去が、それらの線路から離れるある距離に亘り、そのような接地板に対する電磁結合（例えば、容量と称される）は、少なくとも１０ｓBの距離において実質的に無視できる。少なくとも実施形態によっては、接地板及び線路間の最小の離間距離が、少なくとも例えば１０ｓBである。「スイッチングパルスの立ち上がり時間が数十ピコ秒まで短くなると多芯のマイクロストリップ線路の全波分析が必要になる」。
【００３７】
遷移層３２０は、不平衡部３０２と平衡部３１２の間に設けられている。バラン３００に結合する差動回路の「配置領域（ｆｏｏｔｐｒｉｎｔ）」３２５も示されている。差動信号インターフェイス３３０が、差動回路配置領域３２５の周囲に設けられており、その配置領域３２５により示された差動回路の接点に結合するべく適合される。差動回路が信号源であっても良く、例えば、差動ドライバ、又はシグナルシンクを含み、例えば、差動レシーバを含む。従って、広帯域バラン３００に沿って不平衡部から平衡部へ、またその逆へ双方向に信号が流れるだろう。実施形態によっては、別の差動回路（不図示）を遷移領域３２０とは反対の平衡部３１２の端部に結合可能である。
【００３８】
図６Ａ乃至図６Ｆが、図５に開示の広帯域バラン３００の各断面を図示し、図５において特定された様々なセクションでの例示の電界分布を含む。図６Ａに図示されたＡ−Ａ’に沿う第１セクションについて参照すると、同相端子３３４ａが上部誘電体層３０８ａの上面に位置している。同相端子３３４ａは、第１導電（例えば、貫通メッキ）ビア３３５ａを介して、不平衡部３０２の同相線路３０４ａと電気的に接続している。同様に、逆相端子３３４ａが、第２導電性ビア３３５ｂを介して逆相線路３０４ｂと電気的に接続している。接地板３０６が、２つの線路３０４ａ、３０４ｂの間に設けられている。開口が、接地板３０６内に設けられており、第２ビア３３５ｂが、接地板３０６から絶縁された状態を保ちつつ、接地板３０６の反対側へ貫通する。線路３０４ａ、３０４ｂ上の差動信号の存在に起因する差動電界分布の表示も図示されている。線路３０４ａ、３０４ｂは、対応する各ビア３３５ａ、３３５ｂとの交差を確保するべく垂直方向にずれて設けられている。
【００３９】
図６Ｂに図示されたＢ−Ｂ’に沿う第２セクションを参照すると、同相線路３０４ａ及び逆相線路３０４ｂが近づいているが、垂直方向に配列していない。繰り返すが、概略的な態様において線路３０４ａ、３０４ｂ夫々と接地板３０６との間の各電界分布が開示されている。図６Ｃに図示されたＣ−Ｃ’に沿う第３セクションが、垂直配列された同相及び逆相線路３０４ａ、３０４ｂを示す。線路３０４ａ、３０４ｂ及び接地板３０６の構造対称性と配置に依存して、同相線路３０４ａと接地板３０６の上面の間の上方の電界分布が、逆相線路３０４ｂと接地板３０６の底面の間の下方の電界分布に実質的に配列される。
【００４０】
図６ＤのＤ−Ｄ’に沿う第４セクションにおいて遷移領域３２０の部分を図示する。端的には、接地板の延長部を除いて、接地板３０６が実質的に除かれている。接地板延長部は、同相及び逆相線路３０４ａ、３０４ｂ間で、垂直配列し、かつ実質的に等間隔である。少なくとも幾つかの電界線が、接地板３０６において終端し、外側領域の他の電界線が、線路３０４ａ、３０４ｂ間で実質的に遮断されることなく延在し、接地板延長部の外側水平範囲の周囲で延在する。図６ＥのＥ−Ｅ’に沿う第５セクションにおいて遷移領域３２０の別の部分を図示する。端的には、非常に狭い接地板３０６の部分のみが線路３０４ａ、３０４ｂ間で垂直配列のまま残る。大半の電界線が、線路３０４ａ、３０４ｂ間で遮断されることなく延在する。最後に、図６ＦのＦ−Ｆ’に沿う第６セクションにおいて平衡部３１２の断面を図示する。より端的には、線路３１４ａ、３１４ｂの近傍内で、接地板３０６の部分、延長又はそれ以外が存在しない。
【００４１】
不平衡部３０２での線路３０４ａ、３０４ｂ及び接地板３０６の配置の対称性、平衡部３１２での線路３０４ａ、３０４ｂの配置、及び差動信号の励振の性質の結果として、接地板３０６を有する不平衡部の電界分布が、接地板３０６を有しない平衡部の電界分布と実質的に同じになる。
【００４２】
接地板の除去によって、バラン３００が、線路３０４ａ、３０４ｂ及び接地板３０６間の同相電流を除去することに実効的になる。接地板の除去によって、偶数モード電流が効果的に消え（すなわち、偶数モードインピーダンスが無限に近づく）、他方、奇数モード電流が優勢になる。如何なる共振素子を伴うことなく進行波構造（例えば、導波路）に依存することにより、バラン３００が広い帯域幅で良好に動作する。電界分布の円滑な遷移を提供することにより、バラン３００が不要反射を避けることができ、広帯域動作をサポートする。不平衡及び平衡部との間でインピーダンス整合を確保することにより、バラン３００が、不要反射を避けて広帯域動作を更にサポートする。
【００４３】
図７Ａ及び７Ｂは、各々、広帯域バラン４００’の実施形態のＤ−Ｄ’に沿う平面及び縦方向断面を示す。バラン４００’は、図５の回路３００のバランの詳細を開示し、ＴＥＭに代えて準ＴＥＭとして開示される。なぜなら、図６Ｂ乃至６Ｆに開示の３０４ａの上と３０４ｂの下を実質的に延びる同質の誘電体に代えて誘電体４０８がグランド４０４ａと４０４ｂにより境界付けられているためである。バラン４００’は、不平衡部４０２、遷移領域４２０及び平衡部４１２を含む。不平衡領域４０２は、垂直に配列した、対向マイクロストリップ導波路の組を含み、中心接地板４０６の両側に沿って形成されている（繰り返すが、接地板が陰影で示され、誘電体層を介して視認可能である）。第１マイクロストリップ導波路が、同相導電線４０４ａを含み、第２マイクロストリップ導波路が、平行逆相導電線４０４ｂを含む。各線路４０４ａ、４０４ｂは、導電接地板４０６の各面から誘電体層４０８ａ、４０８ｂ（一般化して４０８）だけ離間している。平衡領域４１２は、単一の平行板導波路を含む。平行板導波路は、同相導電線４１４ａ及び平行逆相導電線４１４ｂを含み、誘電体４０８により離間し、導電性の接地板４０６が無い。遷移領域４２０は、接地板４０６の境界エッジ４１３を含む。説明上の例示において、そのエッジが、導電線路４０４ａ-４０４ｂ、４１４ａ-４１４ｂの組に平行にその間の中心に配列されたバラン４００’の縦軸に対して実質的に垂直である。
【００４４】
少なくとも実施形態によっては、遷移領域４２０が境界エッジ４１３から離れる方向へ突出する延長部４１６も含む。説明上の例示において、延長部４１６が、平衡部４１２に向けて突出する。延長部４１６は、一般的に、線路４０４ａ-４０４ｂ、４１４ａ-４１４ｂを二分する平面に関して対称である。延長部４１６はテーパーを含むことができ、例えば、境界エッジ４１３の近くの端部の幅が実質的に広く、末端点４１８に向かって突出するに応じて狭くなる。少なくとも実施形態によっては、テーパーは直線的であり、図示の三角形のテーパーといったものである。代替的に又は追加的に、延長部４１６は、曲げられたテーパー又は直線及び曲げられたテーパーの組み合わせを含むことができる。好ましくは、任意のテーパーを含む延長部４１６は、不平衡部４０２及び平衡部４１２の各横電界分布の間の遷移領域４２０の縦方向長に沿う横電界分布の遷移、若しくは形成を補助するだろう。線路４０４ａの幅は、４１５でより幅広の線路４１４ａへ推移する。同様に、４０４ｂは、４１５で幅４１４ｂへ推移する。そのような電界の推移により、不要反射の確率又はバラン４００’に沿って伝播する電磁波の不整合を好適に減じることができる。
【００４５】
実施形態によっては、不平衡部４０２の線路４０４ａ、４０４ｂの幅が、平衡部４１２の線路４１４ａ、４１４ｂの幅とは異なる。例えば、平衡部４１２の線路が、不平衡部の線路よりも幅広である。代替的に又は追加的に、線路間の離間距離も、不平衡及び平衡領域４０２、４１２間で異なる。幅、高さ、又は分離間隔、厚み及び誘電率といった物理パラメーターの選択は、特性インピーダンスといった各導波路の物性を制御するために調整可能である。例えば、不平衡部４０２のマイクロストリップ導波路の物理パラメーターは、約５０オームの特性インピーダンスに選択可能である。同様に、平衡部４２０の平行板導波路の物理パラメーターは、約１００オームの特性インピーダンスに選択可能である。好ましくは、不平衡部４０２及び平衡部４１２の特性インピーダンスは、任意の不要反射の確率、又はバラン４００’に沿って伝播する電磁波の不整合を最小にするものである。
【００４６】
不要反射は、反射率（例えば、入射波電圧に対する反射波電圧の比）又は一般的に電圧定常波比（ＶＳＷＲ）として知られる別のパラメーターといったパラメーターに応じて特徴づけ可能である。リターンロスとして知られる別の値は、例えば不要反射に起因するバランに沿うエネルギー伝送の非効率の指標として算出可能である。広帯域機器としては、バラン４００’が、比較的広い範囲の動作周波数上において良好な特性（例えば、反射率、ＶＳＷＲ、リターンロス）を提示する。そのような良好な特性値が、約２：１よりも小さなＶＳＷＲ、又は約−９．５４ｄＢよりも大きなリターンロスを含むかもしれない。実施形態によっては、広帯域が、その低周波数の少なくとも１０倍の動作周波数範囲を含んでいても良い（すなわち、１０：１）。少なくとも実施形態によっては、バラン４００’は、ミリ波伝送及びマイクロ波伝送として一般的に知られる動作の周波数帯の少なくとも１つ上において動作可能である。
【００４７】
図８Ａ乃至図８Ｃは、図７Ａに開示の広帯域バラン４００’の各断面を図示し、図７Ａにおいて特定された様々なセクションでの例示の横電界を含む。図８Ａに図示された不平衡部４０２のＡ−Ａ’に沿う第１セクションは、同相線路４０４ａから接地板４０６へ向かう電界を有する横電界分布を図示する。電界分布は、その構造の電磁界の境界条件を必要的に満足し、反対のポテンシャルを持つ鏡像の線が接地板の反対側に沿って位置するかのように有効に振る舞う。同様に、逆相線路４０４ｂから接地板４０６へ向かう電界を持つ横電界分布が、その構造の電磁界の境界条件を満足し、反対のポテンシャルを持つ鏡像の線が接地板の反対側に沿って位置するかのように有効に振る舞う。境界条件の充足を通じて獲得される対称性が同相及び逆相線路４０４ａ、４０４ｂの実際の構成に対応し、不平衡部の横電界分布が、等電位の面に沿って延びる接地板４０６に対して実質的に配列される。少なくとも実施形態によっては、不平衡及び平衡部４０２、４１２夫々においてサポートされた導波路モードは、準横電磁モード（準ＴＥＭ）である。従って、縦方向の電界成分が、より支配的な横電磁モードよりも少ない程度だけ存在する。
【００４８】
図８Ｂに開示されている遷移領域４２０のＢ−Ｂ’に沿う第２セクションが、線路４０４ａ、４０４ｂ間に配された接地板延長部４１８を示す。ｙ軸から最も隔てられた外側電界が、同相線路４０４ａから実質的に連続に延在し、逆相線路４０４ｂにて終端する。各線路４０４ａ、４０４ｂからのｙ軸に近い内側電界が、接地板延長部４１８に交差し、それ故、それに沿って終端する。図８Ｃに図示された平衡領域４１２のＣ−Ｃ’に沿う第３セクションが、同相線路４１４ａ及び逆相線路４１４ｂにより形成された平行板導波路を開示する。電界が、実質的に連続に同相線路４１４ａから延在し、逆相線路４１４ｂ上で終端する。不平衡及び平衡部の電界分布は、接地板４０６の存在を除いて実質的に同一である。
【００４９】
図９Ａ及び９Ｂは、各々、広帯域バラン４００”の別の実施形態のＤ−Ｄ’に沿う平面及び縦方向断面を図示する。バラン４００”は、不平衡部４２２、遷移領域４４０及び平衡部４３２を含む。不平衡領域４２２は、上部及び下部平行接地板４２６ａ、４２６ｂ間に形成されたコプラナーストリップ線路導波路を含む。本導波路は、同相導電線４２４ａ及びコプレナー、平行逆相導電線４２４ｂを含む。各線路４２４ａ、４２４ｂは、挿入された誘電体層４２８ａ、４２８ｂ（一般化して４２８）により、上部及び下部隣接接地板４２６ａ、４２６ｂから離間されている。平衡領域４３２は、誘電体層４２８内に埋め込まれたコプレナー導波路を含む。コプレナー導波路は、同相導電線４３４ａ及び平行逆相導電線４３４ｂを含む。遷移領域４４０は、上部接地板４２６ａの上部境界エッジ４３３ａ及び下部接地板４２６ｂの下部境界エッジ４３３ｂを含む。説明の例示においては、エッジ４３３ａ、４３３ｂは、導電線の組４２４ａ、４２４ｂ、４３４ａ、４３４ｂに対して平行のそれらの間の中心に配列されたバラン４００”の縦軸に対して実質的に垂直である。説明の例示においては、エッジ４３３ａ、４３３ｂは、実質的に配列されており、若しくは共通の横断面において重複している。
【００５０】
少なくとも実施形態によっては、遷移領域４４０は、上部境界エッジ４３３ａから離間して突出する上部延長部４３６ａ、及び下部境界エッジ４３３ｂから離間して突出する下部延長部４３６ｂも含む。説明上の例示では、延長部４３６ａ、４３６ｂが、平衡部４３２に向かって突出する。延長部４３６ａ、４３６ｂは、線路４２４ａ、４２４ｂ、４３４ａ、４３４ｂを二分し、かつ縦軸を含む平面に対して概して対称である。繰り返すが、延長部４３６ａ、４３６ｂは、テーパーを含むことができ、例えば、境界エッジ４３３ａ、４３３ｂに近い端部において実質的により広く、終端点４３８ａ、４３８ｂ側へ突出するに応じて狭くなる。少なくとも実施形態によっては、テーパーは直線的であり、図示の三角形のテーパーといったものである。代替的に又は追加的に、延長部４３６ａ、４３６ｂは、曲げられたテーパー又は直線及び曲げられたテーパーの組み合わせを含むことができる。好ましくは、任意のテーパーを含む延長部４３６ａ、４３６ｂは、不平衡部４２２及び平衡部４３２の各横電界分布の間の遷移領域４４０に沿う電界の遷移、若しくは形成を補助する。
【００５１】
実施形態によっては、不平衡部４２２の線路４２４ａ、４２４ｂの幅が、平衡部４３２の線路４３４ａ、４３４ｂの幅とは異なる。例えば、平衡部４３２の線路が、不平衡部４２２の線路よりも幅広であり得る。異なる幅間の遷移は、ステップの不連続、図示された面取り４３５、又は任意の他の適当な輪郭を含むことができる。実施形態によっては、遷移は、多段の段差により達成可能である。
【００５２】
代替的に又は追加的に、線路間の離間距離が、不平衡及び平衡領域４２２、４３２の間で相違し得る。幅、高さ、又は分離間隔、厚み及び誘電率といった物理パラメーターの選択は、特性インピーダンスといった各導波路の物理特性を制御するために調整可能である。例えば、不平衡部４２２のマイクロストリップ導波路の物理パラメーターは、約５０オームの特性インピーダンスに選択可能である。同様に、平衡部４３２のコプレナー導波路の物理パラメーターは、典型的には約５０オーム〜２００オームの特性インピーダンスに選択可能である。好ましくは、不平衡部４２２及び平衡部４３２の特性インピーダンスは、不要反射の確率、又はバラン４００”に沿って伝播する電磁波の不整合を最小にするべく選択される。
【００５３】
図１０Ａ乃至図１０Ｃは、図９Ａに開示の広帯域バランの個別断面を図示し、図９Ａで特定された様々なセクションにおける例示の横電界分布を含む。図１０Ａに図示された不平衡部４２２のＡ−Ａ’に沿う第１セクションは、同相及び逆相線路４２４ａ、４２４ｂ夫々から対向線路及び接地板４２６ａ、４２６ｂへ向かう電界を有する横電界分布を図示する。電界分布は、（図１０Ｂに開示のように）準ＴＥＭの誘電体４２８（不図示）の上方及び下方を部分的に延在しても良く、反対のポテンシャルを持つ第１対称像コプラナー導波路が上部接地板４２６ａの反対側に沿って位置し、反対のポテンシャルを持つ第２対称像コプラナー導波路が下部接地板４２６ｂの反対側に沿って位置するかのように有効に振る舞う。
【００５４】
図１０Ｂに開示の遷移領域４４０のＢ−Ｂ’に沿う第２セクションが、線路４２４ａ、４２４ｂの上及び下の各々に配置された上部及び下部接地板延長部４３６ａ、４３６ｂを示す。延長部４３６ａ、４３６ｂに沿って接地板が細くなることにより、減じられた程度のグランドの電磁界の境界条件に応じて電界が変化する。説明の例示における正味の影響は、各線路４２４ａ、４２４ｂの外側の電界を反対線に向けて（すなわち、ｙ軸に向けて）効果的に曲げることである。図１０Ｃに開示されている遷移領域４３２のＣ−Ｃ’に沿う第３セクションが、同相線路４３４ａ及び逆相線路４３４ｂにより形成されたコプレナー導波路を示す。電界が、同相線路４３４ａから実質的に連続して延在し、逆相線路４３４ｂ上で終端する。一連の断面により、テーパー付けされた延長部が、如何様に縦軸に沿う距離上を不平衡部４２２から平衡部４３２へ横電界を円滑に遷移させるのかを図示する。
【００５５】
図１１Ａ及び１１Ｂは、各々、広帯域バラン４００'''の別の実施形態のＤ−Ｄ’に沿う平面及び縦方向断面を図示する。バラン４００'''は、不平衡部４４２、遷移領域４６０及び平衡部４５２を含む。不平衡領域４２２は、上部及び下部平行接地板４４６ａ、４４６ｂ間に形成された平行板ストリップ線路導波路を含む。本導波路は、同相導電線４４４ａ及び垂直に配置された平行逆相導電線４４４ｂを含む。各線路４４４ａ、４４４ｂは誘電体層４４８により、隣接接地板４４６ａ、４４６ｂから及びお互いに分離されている。平衡領域４５２は、誘電体層４４８内に埋め込まれた平行板導波路を含む。平行板導波路は、同相導電線４５４ａ及び平行逆相導電線４５４ｂを含む。遷移領域４６０は、上部接地板４４６ａの上部境界エッジ４５３ａと、下部接地板４４６ｂの下部境界エッジ４５３ｂを含む。説明上の例示において、そのエッジ４５３ａ、４５３ｂが、線路４４４ａ、４４４ｂ、４５４ａ、４５４ｂの縦軸に対して実質的に垂直である。説明上の例示において、そのエッジ４５３ａ、４５３ｂが、共通の横断面において実質的に配列し、さもなければ重ね合わされている。
【００５６】
少なくとも実施形態によっては、遷移領域４６０は、上部境界エッジ４５３ａから離間して突出する上部延長部４５６ａ、及び下部境界エッジ４５３ｂから離間して突出する下部延長部４５６ｂも含む。説明上の例示では、延長部４５６ａ、４５６ｂが、不平衡部４４２に向かって突出する。延長部４３６ａ、４３６ｂは、線路４４４ａ、４４４ｂ、４５４ａ、４５４ｂを二分し、縦軸を含む平面に対して概して対称である。繰り返すが、延長部４５６ａ、４５６ｂは、テーパーを含むことができ、例えば、境界エッジ４５３ａ、４５３ｂに近い端部において実質的により広く、終端点４５８ａ、４５８ｂへ突出するに応じて狭くなる。説明上の例示では、延長部は、接地板４６６ａ、４６６ｂの切欠き（ｎｏｔｃｈ）として設けられている。少なくとも実施形態によっては、テーパーが直線的であり、図示の三角形のテーパーといったものである。代替的に又は追加的に、延長部４５６ａ、４５６ｂは、曲げられたテーパー又は直線及び曲げられたテーパーの組み合わせを含むことができる。好ましくは、任意のテーパーを含む延長部４５６ａ、４５６ｂは、不平衡部４４２及び平衡部４５２の各横電界分布の間の遷移領域４６０に沿う電界分布の遷移、若しくは形成を補助する。
【００５７】
広帯域バラン４００'''は、更に、左側部分４６６ａ及び右側部分４６６ｂを含む分割中間アナログ接地板を含む。例示の実施形態においては、中間アナログ接地板の左及び右側部分４６６ａ、４６６ｂは、上部及び下部接地板４４６ａ、４４６ｂ間でそれらから実質的に同一距離の同一面内に存在し、線路４４４ａ、４４４ｂ、４６４ａ、４６４ｂを二分し、縦軸を含む平面の両側に沿って存在する。左側中間接地板４６６ａは、個別の境界エッジ４６３ａを含む。同様に、右側中間接地板４６６ｂは、個別の境界エッジ４６３ｂを含む。説明上の例示において、エッジ４６３ａ、４６３ｂは、実質的に共通の縦方向位置に配列されており、線路４４４ａ、４４４ｂ、４５４ａ、４５４ｂの縦軸に対して実質的に垂直である。説明の例示においては、エッジ４６３ａ、４６３ｂが、上部及び下部接地板４４６ａ、４４６ｂの境界エッジ４５３ａ、４５３ｂを超えて平衡部４５２近くへ延在する。実施形態によっては、エッジ４６３ａ、４６３ｂ、４５３ａ、４５３ｂは、共通縦方向位置で重複の態様で配列することができ、上部及び下部エッジ４５３ａ、４５３ｂは、中間エッジ４６３ａ、４６３ｂよりも平衡部４５２側へ更に延在することが考えられる。実施形態によっては、ビア４６９ａ及び４６９ｂが、中間エッジ４６３ａ、４６３ｂよりも平衡部４５２側へ更に延在することも考えられる。
【００５８】
少なくとも実施形態によっては、中間接地板の左及び右側部分４６６ａ、４６６ｂが、不平衡部４４２の同相及び逆相線路４４４ａ、４４４ｂから十分に離間しており、不平衡領域４４２内において中間接地板に対する横電界の結合が実質的に無視できる。遷移領域においては、中間接地板の左及び右側部分４６６ａ、４６６ｂが、中間領域４６０の同相及び逆相線路４６４ａ、４６４ｂに対して相対的に近くなるように離間しており、中間接地板への横電界の少なくとも一部の結合がもたらされる。
【００５９】
バラン４００'''は、更に左及右側垂直アナロググランドスクリーン４６９ａ、４６９ｂを更に含む。そのような垂直グランドスクリーン４６９ａ、４６９ｂは、例えば、垂直に配列された導電性部材により提供することができる。説明的な実施形態においては、垂直導電性部材は、上部及び下部接地板４４６ａ、４４６ｂ間で延在して電気的に相互接続する導電性（すなわち、貫通メッキ）ビアにより設けられる。少なくとも実施形態によっては、導電性ビアらは、中心軸に対向する左及び右側部分４６６ａ、４６６ｂのエッジ近傍に配置されている。「杭の囲い（ｐｉｃｋｅｔ ｆｅｎｃｅ）」といった配置の隣接ビア間の空間を制御可能であり、例えば、最小動作波長の１／４よりも小さなビア間の最大離間距離を有する。好ましくは、隣接するビア間の離間距離は、最小動作波長の約１／１０を超えない。
【００６０】
実施形態によっては、不平衡部４４２の線路４４４ａ、４４４ｂの幅は、平衡部４５２の線路４５４ａ、４５４ｂの幅と同一である。他の実施形態においては、図示のように、幅が異なる。例えば、平衡部４５２の線路は、不平衡部４４２の線路よりも狭く又は（図示のように）広くすることができる。代替的に又は追加的に、線路４４４ａ‐４４４ｂ、４５４ａ‐４５４ｂ間の離間距離は、不平衡及び平衡領域４４２、４５２間で異なる又は（図示のように）同一とすることができる。幅、高さ、又は分離間隔、厚み及び誘電率といった物理パラメーターの選択は、特性インピーダンスといった各導波路の物理特性を制御するために選択可能である。例えば、不平衡部４４２の平行板ストリップ線路導波路の物理パラメーターは、典型的には約５０オーム〜１００オームの特性インピーダンスに選択可能である。同様に、平衡部４５２の埋め込み平行板導波路の物理パラメーターは、例えば、約５０オーム〜１００オームの好適な特性インピーダンスに選択可能である。好ましくは、不平衡部４４２及び平衡部４５２の特性インピーダンスは、不要反射の確率、又はバラン４００'''に沿って伝播する電磁波の不整合を最小にするべく選択される。
【００６１】
本明細書に開示の実施形態によっては、幅が異なる線路間の遷移は、段差又は傾斜の態様で達成し得る（例えば、ある幅から次への矩形の遷移）。代替的に又は追加的に、異なる幅間の遷移は、急峻な態様を少なくして達成することができ、例えば、本明細書に開示の例のようにテーパー又は面取りを有する。テーパーは直線、曲げ、又は直線及び曲げの適当な組み合わせであり得る。加えて、幅が相対的に相当に異なる実施形態においては、遷移は、一連の段階に亘って生じる多段の遷移により実行可能である。例えば、例示の実施形態においては、遷移領域４６０に中間線路４６４ａ、４６４ｂが設けられ、不平衡部線路４４４ａ、４４４ｂ及び平衡部線路４５４ａ、４５４ｂの幅の間の幅を有する。
【００６２】
図１２Ａ乃至図１２Ｆは、図１１Ａに開示の広帯域バランの個別断面を図示し、図１１Ａで特定された様々なセクションにおける例示の横電界を含む。図１２Ａに開示の不平衡部４２２のＡ−Ａ’に沿う第１セクションは、同相及び逆相線路４４４ａ、４４４ｂから対向線路及び上部及び下部接地板４６６ａ、４６６ｂに向かって指向された電界を含む横電界分布を図示する。電界分布は、構造の境界条件を満足し、反対のポテンシャルを持つ第１対称画像平行板導波路が上部接地板４６６ａの反対側に沿って位置するかのように、及び反対のポテンシャルを持つ第２対称画像平行板導波路が下部接地板４６６ｂの反対側に沿って位置するか（すなわち、鏡像）のように有効に振る舞う。
【００６３】
図１２Ｂに開示の遷移領域４６０のＢ−Ｂ’に沿う第２セクションが、線路４４４ａ、４４４ｂの上及び下に夫々配置された上部及び下部接地板延長部４４６ａ、４４６ｂを示す。延長部４５６ａ、４５６ｂに沿う接地板４４６ａ、４４６ｂの各々の中心開口が、変更されたグランドの電磁境界条件に従って電界を変更する。説明の例示における正味の結果は、各線路４４４ａ、４４４ｂのｙ軸に近い上部及び下部電界を外側（即ち、ｙ軸から離れる方向）へ効果的に曲げることである。この配置により、垂直（すなわち、ｙ軸方向）から水平（すなわち、ｘ軸方向）へ隣接する接地板延長部４４６ａ、４４６ｂ間及び線路間の電界の再形成が開始する。
【００６４】
図１２Ｃに開示の平衡領域４５２のＣ−Ｃ’に沿う第３セクションは、接地板４４６ａ、４４６ｂ夫々の増大する中心開口が、延長部４５６ａ、４５６ｂに沿って更に変化し、さもなければ変更されたグランド４４６ａ、４４６ｂの電磁境界条件に従って横電界を形成することを示す。説明の例示における正味の影響は、上部及び下部電界をｙ軸から更に離間させるべく効果的に曲げることである。加えて、中間接地板の左及び右側部分４６６ａ、４６６ｂ及び対応する垂直グランドスクリーン４６９が、遷移領域４６０の同相及び逆相線路４６４ａ、４６４ｂに相対的に近くに配置される。近傍は、横電界分布の少なくとも一部が構造の境界条件を満足するものであり、反対のポテンシャルを持つ第１対称画像平行板導波路が左及び右垂直グランドスクリーン４６９ａ、４６９ｂの反対側に沿って位置するかのように効果的に振る舞う。結果としては、これらの電界が、垂直（すなわち、ｙ軸方向）から水平（すなわち、ｘ軸方向）へ、線路を二分すると共に縦軸を含む平面から更に離間するべく整形（形づけ）される。
【００６５】
図１２Ｄに開示の平衡領域４５２のＤ−Ｄ’に沿う第４セクションは、接地板４４６ａ、４４６ｂ夫々の更に増大する中心開口が、幅広になる延長部に沿って更に変化し、さもなければ変更されたグランド４４６ａ、４４６ｂの電磁境界条件に従って横電界を形成することを示す。中間接地板の左及び右側部分４６６ａ、４６６ｂが、遷移領域４６０の同相及び逆相線路４６４ａ、４６４ｂに相対的に近くに居続け、ここで、対応する垂直グランドスクリーン４６９ａ、４６９ｂが線路４６４ａ、４６４ｂからより離れるように移動する。その近接は、横電界分布の少なくとも一部が、構造の境界条件を満足するようなものであり、反対のポテンシャルを持つ第１対称画像平行板導波路が左及び右垂直グランドスクリーン４６９ａ、４６９ｂの反対側に沿って位置するかのように効果的に振る舞う。結果としては、これらの電界が、垂直（すなわち、ｙ軸方向）から水平（すなわち、ｘ軸方向）へ、線路を二分すると共に縦軸を含む平面から更に離間するべく更に整形（形づけ）される。
【００６６】
図１２Ｅに開示の平衡領域４５２のＥ−Ｅ’に沿う第５セクションは、上部及び下部接地板４４６ａ、４４６ｂが除かれた（例えば、境界エッジ４５３及び平衡部４５２の間で縦方向に配置された）埋め込み平行板導波路を開示する。再び繰り返すが、等電位の平面に沿って設けられた中間接地板の左及び右側部分４６６ａ、４６６ｂを有する変更されたグランドの電磁境界条件に従って横電界が適合する。横電界は、上部及び下部接地板４４６ａ、４４６ｂ、中間接地板の左及び右側部分４６６ａ、４６６ｂ、及び左及び右側垂直グランドスクリーン４６９ａ、４６９ｂの１以上の境界条件を課すことにより、平行板ストリップ線路導波路の不平衡領域分布から埋め込み平行板導波路の平衡領域分布へと強いられ、若しくは調整される。
【００６７】
図１２Ｆに開示の平衡領域４５２のＦ−Ｆ’に沿う第６セクションは、同相線路４５４ａ及び逆相線路４５４ｂにより形成された埋め込み平行板導波路を開示する。電界は、同相線路４５４ａから実質的に連続して延在し、逆相線路４５４ｂ上で終端する。一連の断面により、テーパー付られた延長部が如何様に不平衡部４４２から平衡部４５２へ円滑に横電界を遷移させるのかを示す。
【００６８】
図１３は、連続構成で相互接続され、若しくは広帯域バランチョーク５００と呼ばれる２つの広帯域バラン５１０ａ、５１０ｂを含むバラン回路の実施形態の平面図を図示する。より詳細には、第１バラン５１０ａは、バラン５１０ａの不平衡端部に設けられた差動信号ポート５３０ａを含む。同様に、第２バラン５１０ｂは、バラン５１０ｂの不平衡端部に設けられた差動信号ポート５３０ｂを含む。アナロググランド５０６は、隣接するバラン５１０ａ、５１０ｂの平衡部の近傍の開口５１４を含む。各バラン５１０ａ、５１０ｂは、共通の縦軸に沿って配置されており、各々の平衡端部が対向して配置される。平衡端部が結合し、さもなければ隣接し、一方の差動信号ポート５３０ａ、５３０ｂから他方５３０ｂ、５３０ａへの信号伝播が許容される。バラン５１０ａ、５１０ｂは、本明細書に開示のものの如く任意の好適な広帯域バランである。少なくとも実施形態によっては、バラン５１０ａ、５１０ｂは、共通の構成を持つ。
【００６９】
図１４は、差動フィルター５８５に結合した広帯域バラン５６０を含む別のバラン回路５５０の実施形態の平面図を図示する。端的には、広帯域バラン５６０は、バラン５６０の不平衡部５６２の一端に配置した差動信号ポート５８０を含む。差動信号ポート５８０への相互接続のための差動回路素子の配置領域５７５も示されている。差動回路は、差動信号源（例えば、ドライバ）又はシンク（例えば、受信器）である。バラン５６０は、本明細書に開示の技術に従って、平衡部５７２及び遷移領域を含む。アナロググランド５５６は、平衡部５７２の周囲に設けられた開口５６４、及び少なくともフィルター５８５の平衡端部を含む。差動信号は、バラン５６０の一端に接続し、例えば、不平衡部５６２に接続し、他端（例えば、平衡部５７２）に向かって伝播する。
【００７０】
差動フィルター５８５は、任意の適当なフィルターで良く、例えば１以上の誘導、容量及び抵抗素子を含む。少なくとも実施形態によっては、フィルターは、平衡部５７２の同相及び逆相線路に対して高度の対称性を包含する。そのような構成は、例えば、平衡部５７２の２つの線路間で対称に相互接続された共有の容量素子を含むかもしれない。フィルターは、周知のフィルター設計及び／又は合成方法に応じて設計可能であり、ローパス、ハイパス及びバンドパスといった任意の所望の減衰プロファイルを有することができる。少なくとも実施形態によっては、フィルターは、２つの直列容量素子を含み、各々が、平衡部５７２の各線路に対して電気的に接続し、直流（ＤＣ）信号に対して障壁を提供する。少なくとも実施形態によっては、フィルターは、平衡部５７２の平衡特性を更に維持するようにシールド（遮蔽／保護）されていない。
【００７１】
実施形態によっては、フィルター出力が、依然として平衡であり、差動信号ではなくシングルエンド信号の搬送のために構成された別の不平衡部５９５との間で遷移可能である。バラン５９０は、本明細書に開示の任意のバラン技術、又はより一般的には任意の適当な従来のバランにより提供可能である。平衡信号の帯域幅を制限するフィルター用途においては、バランは、相対的に狭バンドのバランであっても良い。
【００７２】
図１５は、差動ドライバ回路６０２及び広帯域バラン６０４を含む集積回路６００の実施形態の概略図を示す。差動ドライバ回路は、バラン６０４に差動信号の入力を提供する。差動信号は、同相信号入力及び逆相信号入力を含み、各々の信号入力は、アナロググランドに対する他方の鏡像を表現する。従って、正弦波信号としては、同相信号入力上の正の信号の増加が、逆相信号入力上の不の信号の減少に対応するだろう。差動信号入力の一方の強度及び方向を持つ電流が、他方の差動信号入力の等しい強度及び反対の方向を持つ電流に対応する。
【００７３】
バラン６０４は、本明細書に開示の技術により構成された超広帯域バランであっても良い。実施形態によっては、バラン６０４の平衡出力が、例えば、差動フィルター６０６によりフィルターされる。代替的に又は追加的に、集積回路は、減衰器６０８又は他の適当な装置を含み、ドライバ回路６０２及びバラン６０４間の任意の不整合の有害な影響を減じる。例示の実施形態にて差動ドライバ回路６０２を有する集積回路を記述したが、差動レシーバ回路を持つ同様の回路を構成可能であることが予見される。差動レシーバ回路においては、バラン６０４から差動受信器に向かって信号が伝播する。
【００７４】
図１６は、集積回路６５０の別の実施形態の概略図を図示し、差動ドライバ６５２、広帯域バランチョーク６５４、及び差動レシーバ６５６を含む。差動ドライバ回路６５２は、広帯域チョーク６５４へ差動信号入力を提供する。差動信号は、差動信号に寄与しない望まない偶数モード電流と共に所望の奇数モード電流（すなわち、同相及び逆相電流）を含む。チョーク６５４は、一般的にコモンモード干渉と呼ばれる不要偶数モード信号を抑制、若しくは除去するべく構成される。
【００７５】
少なくとも実施形態によっては、チョーク６５４は、連続構成で配置され、図１３に開示の配置のように各々の平衡部で一つに結合した２つのバランを含む。バランの各々は、本明細書に開示の技術に従って構成された超広帯域バランであるかもしれない。少なくとも実施形態によっては、集積回路６５０も、チョーク６５４により除去された不要なコモンモード干渉無く差動信号を受信する差動レシーバ回路６５６も含む。代替的に又は追加的に、集積回路は、減衰器６５８（鎖線）又は他の適当な装置を含み、ドライバ回路６５２及びバラン６５４間の任意の不整合の有害な影響を減じる。
【００７６】
図１７は、不平衡及び平衡伝送線路間で差動信号を結合するプロセスの実施形態のフローチャート７００を図示する。端的には、本工程により、少なくとも１つのアナロググランド基準を持つ不平衡差動伝送線路とそのようなアナロググランド基準を有しない平衡差動伝送線路の間の電磁エネルギーの搬送を効率的に結合できる。ステップ７１０において、電磁的エネルギーが不平衡及び平衡差動伝送線路の一方からまず受信する。横断電磁（ＴＥＭ）又は準ＴＥＭ波の態様にて電磁エネルギーを受信する。受信したＴＥＭ波が、縦方向の中心線に関して対称な第１横電界分布を有する。ステップ７２０において、受信した電磁エネルギーが不平衡及び平衡差動伝送線路の他方へ伝播される。伝播したＴＥＭ波は、縦方向中心線に関して対称の第２横電界分布を有する。
【００７７】
ステップ７３０において、電界分布は、不平衡及び平衡差動伝送線路間の遷移領域に沿って対称に再構成される。第１及び第２電磁界分布が、各々の不平衡及び平衡伝送線路の構成の配置及び電磁境界条件としてのそれらの横電界上の影響により生じる。この再構成において、第１電磁界分布が、好ましくは、緩慢な態様に縦方向中心線に沿って調整されて第２電磁界分布へ適合する。好ましくは、再構成により、相対的に広い動作帯域幅上で電磁エネルギーの反射が減じられる。例えば、動作帯域幅は、少なくとも１０：１である。少なくとも実施形態によっては、動作帯域幅が、センチメーター未満の波長を含む。代替的に又は追加的に、動作帯域幅が、ミリメーター未満の波長を含む。
【００７８】
ＳｉＧｅ実施例：第１実施例においては、バランの実施の集積回路は、差動マイクロストリップ不平衡部及び平行‐導体平衡部を含む。ＩＢＭ ＳｉＧｅ−７ｈｐプロセスを考慮すれば、５つの金属層が入手可能であり、各々が、近傍の層から誘電率（εr）が約３．１、及び約１．２μｍの距離（ＨU）の材料、及びバランの遷移領域のグランドされた基板の実質的な終端のためのディープトレンチ絶縁により分離されている。マイクロストリップ導波路の特性インピーダンスＺOは、Ｈ.Ａ.Ｗｈｅｅｌｅｒにより発展され、“マイクロ波技術者のハンドブック、第１巻”、Ｔ.Ｓａａｄ著、１９７１年編、ｐ.１３７の開示といった周知技術により計算することができる。Ｓａａｄの参考文献は、マイクロストリップの特性インピーダンス対その幅−高さ比に応じたパラメーター曲線の一連を含む。端的には、これらの曲線は、ワイドストリップ近似と呼ばれる０．１（ｗ／ｈ＞０．１）よりも大きな比率で提供される。Ｓａａｄによれば、約２．４の幅−高さ比が、約３μｍの幅（ＷU）を要求する５０オームのＺ0に要求される。従って、ＩＢＭ ＳｉＧｅ−７ｈｐプロセスに従った半導体を構成し、（例えば、図２Ａに開示されたものと類似する）不平衡部において「上方‐下方（オーバー‐アンダー）」配置を有する広帯域バランの実施形態においては、各々の同相及び逆相線路の幅（ＷU）が、約３μｍであり、各々の同相及び逆相マイクロストリップ導波路にとって、設計特性インピーダンスＺOU＝５０オームである。
【００７９】
接地板層の除去により平衡部を形成することができ、（例えば、図２Ｂに開示のものに類似する）平行板導波路構成が生じる。接地板の除去により平衡部の同相及び逆相線路（ＨB）の離間距離が約３．２５μｍになる。これは、層間の離間距離の２倍（すなわち、２×１．２μｍ）に対して除去された金属層の厚み（すなわち、約０．８５μｍ）を加えたものに相当する。
【００８０】
平行板導波路の線幅（ｗ）、分離距離（ｈ）及び特性インピーダンス（Ｚ0）間の近似の関係が、Ｚ0＝３７７／（εr）*（ｈ/ｗ）により算出され、これは、“マイクロ波エンジニアリング及び用途、”Ｏ.Ｐ.Ｇａｎｄｈｉ著、１９８１年、ｐ.５３にて議論されている。この関係は、周辺の容量を無視した特性インピーダンス（例えば、１００オーム）の設計のための線路の幅（ＷB）の近似の推測に用いることができる。従って、１００オームの特性インピーダンスのために、かつ、３．２５μｍの分離間隔（ＨB）とすると、平衡上方‐下方構成の同相及び逆相線路の幅（ＷB）が約７μｍである。
【００８１】
３μｍの線路幅（ＷU）の不平衡部から７μｍの線幅（ＷB）の平衡部への遷移は、不連続な段差として構成可能である。これに代えて、そのような遷移は、周知の技術を活用して達成することができ、そのようなサイズ差に伴う余剰なリアクタンスを補償することができる。少なくとも１つの方法によれば、不連続の箇所にて線状の面取り（テーパー）を設ける。例えば、４５度のリニアテーパーを遷移領域に設けることができる。テーパー長は、段差比、誘電率値、及び基板厚みに依存する。Ｋ．Ｃ．Ｇｕｐｔａ等に開示のように、３つのそのような幅変化は、リニアテーパー、曲げられたテーパー、及び部分的なリニアテーパーを含む。状況によっては、テーパーは不要であるかもしれない。
【００８２】
本明細書に開示の同相及び逆相線路及び接地板のどれも電気的に導電性の材料から作製することができる。導電性材料は、銀、銅、金、アルミニウム、及びスズといった金属；黄銅、青銅といった金属合金；グラファイトといったセミメタル導体；及びそのような材料の組み合わせを含む。
【００８３】
本明細書に開示の誘電体層のどれもが、空気、磁気（セラミックス）、マイカ、ガラス、プラスチック、及び様々な金属の酸化物といった、静電界の効率的な保持体でもある絶縁性材料から作製することができる。
【００８４】
本明細書に開示のバラン及びバラン回路のどれも、１以上の誘電又は絶縁層により保持された１以上の導電層を有するプリント回路基板（ＰＣＢ）アセンブリとして作製可能である。ＰＣＢの導電層は、典型的には、薄く導電性の箔、例えば、銅から成る。誘電又は絶縁層は、エポキシ樹脂と一緒にラミネート可能である。誘電体は、回路の要求に依存して、異なる絶縁値を提供するべく選択される。これらの誘電体の幾つかは、ポリテトラフルオロエチレン（例えば、テフロン（登録商標））、ＦＲ−４、ＦＲ−１、ＣＥＭ−１又はＣＥＭ−３である。ＰＣＢ分野において用いられる他の材料は、ＦＲ−２（フェノールコットンペーパー）、ＦＲ−３（コットンペーパー及びエポキシ）、ＦＲ−４（ガラス織布及びエポキシ）、ＦＲ−５（ガラス織布及びエポキシ）、ＦＲ−６（艶消しガラス（Ｍａｔｔｅ ｇｌａｓｓ）及びポリエステル）、Ｇ−１０（ガラス織布及びエポキシ）、ＣＥＭ−１（コットンペーパー及びエポキシ）、ＣＥＭ−２（コットンペーパー及びエポキシ）、ＣＥＭ−３（ガラス織布及びエポキシ）、ＣＥＭ−４（ガラス織布及びエポキシ）、ＣＥＭ−５（ガラス織布及びポリエステル）である。
【００８５】
本明細書に開示のバラン及びバラン回路のいずれも、お互いに１以上の絶縁層により分離された１以上の導電層（例えば、線路及び接地板）を有する集積回路として作製可能である。そのようなバラン回路は、シリコン、ゲルマニウム、ガリウム‐ヒ素（ＧａＡｓ）といったＩＩＩ−Ｖ材料、そのような半導体の組み合わせの半導体基板上に形成可能である。実施形態によっては、バラン回路は、モノリシックな集積回路として構成可能である。代替的に、バラン回路は、マルチチップアセンブリとして構成可能である。
【００８６】
備える、含む、及び／又は個々の複数形は、非限定的なものであり、列挙された要素を含み、また、不列挙の追加要素を含むことができる。及び／又も非限定なものであり、列挙された要素の１以上、また列挙された要素の組み合わせを含む。
【００８７】
当業者は、本願発明を理解し、その精神又はその本質的特徴を逸脱することなく、他の特定の形態にて具現化されるかもしれない。上述の実施形態は、従って、本明細書に開示の本発明を限定するというよりは全ての点において例示であると考えるべきである。本発明の技術的範囲は、従って、上述の記述よりは添付請求項により示唆され、請求項と同等の意味及び範囲内における全ての変更は、よって、ここに包含される。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
縦軸に沿って延在する第１同相線路、当該第１同相線路に平行に延在する第１逆相線路、及び前記第１同相及び逆相線路各々に対して平行で、電磁的に結合し、そして物理的に離間した少なくとも１つの接地板を含む、不平衡伝送線路部と、
前記第１同相線路と電気的に接続した第２同相線路、及び前記第１逆相線路と電気的に接続した第２逆相線路を含み、当該第２同相及び逆相線路夫々が、前記各第１同相及び逆相線路に対して縦に平行な平板であり（又は同一平面にあり）、前記少なくとも１つの接地板に対して実質的に結合していない、平衡伝送線路部と、
前記不平衡伝送線路部及び前記平衡伝送線路部の間に設けられた遷移領域であって、前記不平衡及び平衡伝送線路部間の前記少なくとも１つの個別の接地板の境界を規定する個別の末端エッジと、個別の当該末端エッジから寸法される所定長だけ前記縦軸に沿って延在する接地板エッジ変動を備える、遷移領域と、を備え、
前記不平衡伝送線路部、前記平衡伝送線路部及び前記遷移領域の各断面が、前記縦軸に関して実質的に対称である、広帯域バラン。
【請求項２】
前記少なくとも１つの接地板が、前記第１同相線路及び前記第１逆相線路の間に設けられ、前記同相及び逆相線路夫々が、前記少なくとも１つの接地板の隣接する側面と共に個別のマイクロストリップ伝送線路を構成する、請求項１に記載の広帯域バラン。
【請求項３】
個別の前記マイクロストリップ伝送線路夫々が、個別の実質的に同等の第１特性インピーダンスを有し、前記平衡伝送線路部が、前記第１特性インピーダンスの約２倍の第２特性インピーダンスを有する、請求項２に記載の広帯域バラン。
【請求項４】
前記接地板エッジ変動が、前記不平衡伝送線路部から離間するべく延在すると共に前記平衡伝送線路部側へ向けられた狭端を有する前記接地板のテーパー延長部を規定する、請求項２に記載の広帯域バラン。
【請求項５】
前記少なくとも１つの接地板の一つが、前記第１同相及び逆相線路の両方の上に配置され、前記少なくとも１つの接地板の別のものが、前記第１同相及び逆相線路の両方の下に配置される、請求項１に記載の広帯域バラン。
【請求項６】
前記不平衡伝送線路部、前記平衡伝送線路部、及び前記遷移領域の夫々が、一つの集積回路に組み込まれる、請求項１に記載の広帯域バラン。
【請求項７】
前記集積回路が、Ｓｉ；Ｇｅ；ＩＩＩ−Ｖ族半導体；ＧａＡｓ及びＳｉＧｅ；及びこれらの組み合わせから成る群から選択される集積回路装置技術によって構成される、請求項６に記載の広帯域バラン。
【請求項８】
前記不平衡伝送線路部が、マイクロストリップ導波路；コプラナーストリップ線路；平行板ストリップ線路；有限グランドコプラナー導波路（ＦＧＣＰＷ）；コプラナー導波路；コプラナーストリップ線路；非対称ストリップ線路；及びスロット線路の内の一つである、請求項１に記載の広帯域バラン。
【請求項９】
前記不平衡及び平衡伝送線路は、ミリ波伝送及びマイクロ波伝送の少なくとも１つを実行可能である、請求項１に記載の広帯域バラン。
【請求項１０】
前記遷移領域とは逆側の前記平衡伝送線路部の端部に結合した差動フィルターを更に備える、請求項１に記載の広帯域バラン。
【請求項１１】
相似構成の第２広帯域バランであって、前記広帯域バランの前記平衡伝送線路部に連続態様で結合した平衡伝送線路部を有する、第２広帯域バランを更に備える、請求項１に記載の広帯域バラン。
【請求項１２】
少なくとも１つのアナロググランド基準を有する不平衡差動伝送線路とアナロググランド基準を有しない平衡差動伝送線路との間で差動信号を効率的に結合する方法であって、
前記不平衡及び前記平衡差動伝送線路の一方から伝播する横電磁（ＴＥＭ）波の電磁エネルギーを受信するステップであって、前記ＴＥＭ波が、縦方向の中心線に関して対称の第１横電界分布を有する、ステップと、
前記不平衡及び前記平衡差動伝送線路の他方に対して前記受信した電磁エネルギーを伝送するステップであって、前記ＴＥＭ波が、縦方向の中心線に関して対称の第２横電界分布を有する、ステップと、
前記不平衡及び前記平衡差動伝送線路の間の遷移領域に沿って、前記第１電磁界分布が前記第２電磁界分布に適合するべく対称に再構成するステップと、を含み、
当該再構成により、少なくとも約１０：１の帯域幅上で電磁エネルギーの反射が最小化される、方法。
【請求項１３】
対称に再構成することが、前記ＴＥＭ波と前記遷移領域に沿う少なくとも１つのアナロググランドとの相互作用の態様にて実行される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
対称に再構成することが、前記縦方向の中心線に沿って徐々に実行される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
対称に再構成することが、前記少なくとも１つのアナロググランド基準における縦方向のテーパーの態様にて前記横電界分布を形成することにより更に実行される、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記受信した電磁エネルギーが、ミリ波伝送及びマイクロ波伝送の少なくとも１つを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１７】
前記平衡差動伝送線路で電磁エネルギーをフィルタリングするステップを更に含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１８】
不平衡伝送線路部、 平衡伝送線路部、及び前記不平衡及び前記平衡伝送線路部の間に設けられた遷移領域を含む広帯域バランであって、
前記不平衡差動伝送線路及び前記平衡差動伝送線路の一方から伝播する横電磁（ＴＥＭ）又は準ＴＥＭ波の電磁エネルギーを受信する手段であって、前記ＴＥＭ波が、縦方向の中心線に関して対称の第１横電界分布を有する、手段と、
前記受信した電磁エネルギーを前記不平衡差動伝送線路及び平衡差動伝送線路の他方へ伝送する手段であって、前記ＴＥＭ波が、前記縦方向の中心線に関して対称の第２横電界分布を有する、手段と、
前記不平衡及び平衡差動伝送線路間の遷移領域に沿って、前記第２電磁界分布に適合するように前記第１電磁界分布を対称に再構成する手段を備え、
前記対称に再構成する手段が、少なくとも約１０：１の帯域幅上で前記電磁エネルギーの反射を最小化する、広帯域バラン。
【請求項１】
縦軸に沿って延在する第１同相線路、当該第１同相線路に平行に延在する第１逆相線路、及び前記第１同相及び逆相線路各々に対して平行で、電磁的に結合し、そして物理的に離間した少なくとも１つの接地板を含む、不平衡伝送線路部と、
前記第１同相線路と電気的に接続した第２同相線路、及び前記第１逆相線路と電気的に接続した第２逆相線路を含み、当該第２同相及び逆相線路夫々が、前記各第１同相及び逆相線路に対して縦に平行な平板であり（又は同一平面にあり）、前記少なくとも１つの接地板に対して実質的に結合していない、平衡伝送線路部と、
前記不平衡伝送線路部及び前記平衡伝送線路部の間に設けられた遷移領域であって、前記不平衡及び平衡伝送線路部間の前記少なくとも１つの個別の接地板の境界を規定する個別の末端エッジと、個別の当該末端エッジから寸法される所定長だけ前記縦軸に沿って延在する接地板エッジ変動を備える、遷移領域と、を備え、
前記不平衡伝送線路部、前記平衡伝送線路部及び前記遷移領域の各断面が、前記縦軸に関して実質的に対称である、広帯域バラン。
【請求項２】
前記少なくとも１つの接地板が、前記第１同相線路及び前記第１逆相線路の間に設けられ、前記同相及び逆相線路夫々が、前記少なくとも１つの接地板の隣接する側面と共に個別のマイクロストリップ伝送線路を構成する、請求項１に記載の広帯域バラン。
【請求項３】
個別の前記マイクロストリップ伝送線路夫々が、個別の実質的に同等の第１特性インピーダンスを有し、前記平衡伝送線路部が、前記第１特性インピーダンスの約２倍の第２特性インピーダンスを有する、請求項２に記載の広帯域バラン。
【請求項４】
前記接地板エッジ変動が、前記不平衡伝送線路部から離間するべく延在すると共に前記平衡伝送線路部側へ向けられた狭端を有する前記接地板のテーパー延長部を規定する、請求項２に記載の広帯域バラン。
【請求項５】
前記少なくとも１つの接地板の一つが、前記第１同相及び逆相線路の両方の上に配置され、前記少なくとも１つの接地板の別のものが、前記第１同相及び逆相線路の両方の下に配置される、請求項１に記載の広帯域バラン。
【請求項６】
前記不平衡伝送線路部、前記平衡伝送線路部、及び前記遷移領域の夫々が、一つの集積回路に組み込まれる、請求項１に記載の広帯域バラン。
【請求項７】
前記集積回路が、Ｓｉ；Ｇｅ；ＩＩＩ−Ｖ族半導体；ＧａＡｓ及びＳｉＧｅ；及びこれらの組み合わせから成る群から選択される集積回路装置技術によって構成される、請求項６に記載の広帯域バラン。
【請求項８】
前記不平衡伝送線路部が、マイクロストリップ導波路；コプラナーストリップ線路；平行板ストリップ線路；有限グランドコプラナー導波路（ＦＧＣＰＷ）；コプラナー導波路；コプラナーストリップ線路；非対称ストリップ線路；及びスロット線路の内の一つである、請求項１に記載の広帯域バラン。
【請求項９】
前記不平衡及び平衡伝送線路は、ミリ波伝送及びマイクロ波伝送の少なくとも１つを実行可能である、請求項１に記載の広帯域バラン。
【請求項１０】
前記遷移領域とは逆側の前記平衡伝送線路部の端部に結合した差動フィルターを更に備える、請求項１に記載の広帯域バラン。
【請求項１１】
相似構成の第２広帯域バランであって、前記広帯域バランの前記平衡伝送線路部に連続態様で結合した平衡伝送線路部を有する、第２広帯域バランを更に備える、請求項１に記載の広帯域バラン。
【請求項１２】
少なくとも１つのアナロググランド基準を有する不平衡差動伝送線路とアナロググランド基準を有しない平衡差動伝送線路との間で差動信号を効率的に結合する方法であって、
前記不平衡及び前記平衡差動伝送線路の一方から伝播する横電磁（ＴＥＭ）波の電磁エネルギーを受信するステップであって、前記ＴＥＭ波が、縦方向の中心線に関して対称の第１横電界分布を有する、ステップと、
前記不平衡及び前記平衡差動伝送線路の他方に対して前記受信した電磁エネルギーを伝送するステップであって、前記ＴＥＭ波が、縦方向の中心線に関して対称の第２横電界分布を有する、ステップと、
前記不平衡及び前記平衡差動伝送線路の間の遷移領域に沿って、前記第１電磁界分布が前記第２電磁界分布に適合するべく対称に再構成するステップと、を含み、
当該再構成により、少なくとも約１０：１の帯域幅上で電磁エネルギーの反射が最小化される、方法。
【請求項１３】
対称に再構成することが、前記ＴＥＭ波と前記遷移領域に沿う少なくとも１つのアナロググランドとの相互作用の態様にて実行される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
対称に再構成することが、前記縦方向の中心線に沿って徐々に実行される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
対称に再構成することが、前記少なくとも１つのアナロググランド基準における縦方向のテーパーの態様にて前記横電界分布を形成することにより更に実行される、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記受信した電磁エネルギーが、ミリ波伝送及びマイクロ波伝送の少なくとも１つを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１７】
前記平衡差動伝送線路で電磁エネルギーをフィルタリングするステップを更に含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１８】
不平衡伝送線路部、 平衡伝送線路部、及び前記不平衡及び前記平衡伝送線路部の間に設けられた遷移領域を含む広帯域バランであって、
前記不平衡差動伝送線路及び前記平衡差動伝送線路の一方から伝播する横電磁（ＴＥＭ）又は準ＴＥＭ波の電磁エネルギーを受信する手段であって、前記ＴＥＭ波が、縦方向の中心線に関して対称の第１横電界分布を有する、手段と、
前記受信した電磁エネルギーを前記不平衡差動伝送線路及び平衡差動伝送線路の他方へ伝送する手段であって、前記ＴＥＭ波が、前記縦方向の中心線に関して対称の第２横電界分布を有する、手段と、
前記不平衡及び平衡差動伝送線路間の遷移領域に沿って、前記第２電磁界分布に適合するように前記第１電磁界分布を対称に再構成する手段を備え、
前記対称に再構成する手段が、少なくとも約１０：１の帯域幅上で前記電磁エネルギーの反射を最小化する、広帯域バラン。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１３−５４３３（Ｐ２０１３−５４３３Ａ）
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１２−８８４４２（Ｐ２０１２−８８４４２）
【出願日】平成２４年４月９日（２０１２．４．９）
【出願人】（５０３４５５３６３）レイセオン カンパニー (244)
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−８８４４２（Ｐ２０１２−８８４４２）
【出願日】平成２４年４月９日（２０１２．４．９）
【出願人】（５０３４５５３６３）レイセオン カンパニー (244)
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